09e01512_unlocked (1)_2.pdf

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN GLUKOSA DARI PATI JAGUNG DENGAN PROSES HIDROLISA DENGAN KAPASITAS 12000 TON/TAHUN

SKRIPSI OLEH :

SRI INDAH 040405022 TEKNIK KIMIA

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah Yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang, yang selalu tiada hentinya memberikan rahmat dan PertolonganNya kepada Penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul : PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN GLUKOSA DARI JAGUNG DENGAN PROSES HIDROLISIS DENGAN KAPASITAS 12000 TON/TAHUN

Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini juga, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibu Maya Sarah ST,MT sebagai dosen pembimbing I yang telah membimbing dan memberikan masukan serta arahan kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Ibu Ir. Netty Herlina, MT sebagai dosen pembimbing II yang telah membimbing dan memberikan masukan serta arahan kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini 3. Bapak Dr. Ir. Irvan, Msi sebagai koordinator tugas akhir 4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT sebagai Ketua Departemen teknik Kimia 5. Orang tua penulis Alm Patuan Soripada Dalimunthe yang telah tiada namun tetap akan selalu ada dalam hati penulis karena semangat dan perjuangan beliau tetap melekat di hati penulis. Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada Bapak sebagai bakti penulis sebagai seorang anak untuk menyambung cita-cita Bapak. Dan ibu tercinta Rosdiana Nasution yang tidak pernah berhenti memberikan doa dukungan, bimbingan dan semangat kepada Penulis yang selalu berjuang untuk anak-anaknya. Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

6. Saudara-saudara penulis Raja Naposo Dalimunthe ST, Merrylan Dalimunthe, AMKeb, dan Sri Arafah Dalimunthe atas dukungan dan perjuangan untuk penulis. Khususnya kepada saudara penulis Raja Naposo Dalimunthe ST yang telah banyak berkorban dan berjuang untuk Penulis. Lewat Sepatah dua kata ini izinkan Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya, tidak akan bisa penulis samai disini tanpa perjuangannya. 7. Erpan Johardi Hasibuan yang telah memberikan semangat dan motivasi yang tak terhingga kepada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini. 8. Buat teman – teman penulis Uli CRS yanhg telah banyak membantu penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini. 9. Ismed Muda Nasution, Mairani Nasution ST, Siti Sari Rahmadani ST, Nurmaida ST, Deni Mardayani , Marliza Wanda, Yola Yolanda, Asrul Hakim Matondang ST, dan yang lainnya yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu namanya Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang bersifat konstruktif demi kesempurnaan penulisan ini. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua. Terima kasih.

Medan, 24 Maret 2009 Penulis

SRI INDAH

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

INTISARI Salah satu upaya peningkatan nilai tambah pada sub sektor agroindustri adalah pemanfaatan pati jagung sebagai bahan baku pembuatan glukosa. Pabrik Pembuatan Glukosa ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 12.000 ton/tahun (1515,1515 kg/jam) dan beropersi selama 330 hari dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat mengurangi ketergantungan Indonesia terhadap produk impor. Lokasi pabrik adalah di hilir Sungai Deli, Sumatera Utara, dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 16.241,5 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 150 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT). Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik glukosa, adalah : - Total modal investasi

: Rp 122.621.539.561,-

- Biaya produksi

: Rp 98.867.588.840,-

- Hasil penjualan per tahun

: Rp 141.822.927.180,-

- Laba bersih

: Rp 30.236.580.522,-

- Profit Margin

: 30,44%

- Break even point (BEP)

: 43,55 %

- Return of Investment

: 24,66 %

- Pay Out Time

: 4,0554 tahun

- Return On Network

: 41,10 %

- Internal Rate of Return

: 36,19 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan glukosa ini layak untuk didirikan.

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR .............................................................................. i INTI SARI ................................................................................................ iii DAFTAR ISI ............................................................................................ iv DAFTAR GAMBAR ................................................................................ vii DAFTAR TABEL .................................................................................... IX BAB I : PENDAHULUAN .................................................................... I-1 1.1 Latar Belakang.................................................................... I-1 1.2 Perumusan Masalah ............................................................ I-2 1.3 Tujuan Perancangan ............................................................ I-2 1.4 Manfaat Perancangan .......................................................... I-3

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA........................................................... II-1 2.1 Jagung ................................................................................ II-1 2.2 Gula-Gula Karbohidrat ....................................................... II-3 2.2.1 Monosakarida............................................................. II-3 2.2.2 Disakarida .................................................................. II-4 2.2.3 Polisakarida ............................................................... II-5 2.3 Glukosa .............................................................................. II-8 2.4 Reaksi Hidrolisa .................................................................. II-9 2.5 Sifat-Sifat Bahan ................................................................ II-10 2.6 Pembuatan Glukosa ............................................................ II-12 2.6.1 Deskripsi Proses ......................................................... II-12

BAB III : NERACA MASSA ................................................................... III-1 BAB IV : NERACA PANAS .................................................................... IV-1 BAB V : SPESIFIKASI PERALATAN ................................................. V-1 BAB VI : INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ........... VI-1 6.1 Instrumentasi ...................................................................... VI-1 6.2 Keselamatan Kerja .............................................................. VI-6 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

BAB VII : UTILITAS .............................................................................. VII-1 7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ...................................................... VII-1 7.2 Kebutuhan Air .................................................................... VII-2 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia ..................................................... VII-10 7.4 Kebutuhan Listrik ............................................................... VII-11 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ..................................................... VII-11 7.6 Unit Pengolahan Limbah .................................................... VII-13 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas ............................................... VII-21

BAB VIII : LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ............................. VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik ...................................................................... VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik ................................................................ VIII-2 8.3 Kebutuhan Areal untuk Pendirian Pabrik ............................ VII-3

BAB IX : ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN .......... IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan ........................................................ IX-1 9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ........................................... IX-2 9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsionil ................................... IX-2 9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf .............................. IX-3 9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsionil dan Staf...................... IX-3 9.2 Manajemen Perusahaan....................................................... IX-3 9.3 Bentuk Hukum dan Badan Usaha ........................................ IX-4 9.4 Uraian Tugas Wewenang dan Tanggung Jawab ................. IX-6 9.5 Sistem Kerja ...................................................................... IX-8 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan.......................... IX-10 9.7 Sistem Penggajian............................................................... X-11 9.8 Fasilitas Tenaga Kerja ........................................................ X-12

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

BAB X : ANALISA EKONOMI ............................................................ X-1 10.1 Modal Investasi ................................................................ X-1 10.2 Biaya Produksi Total/Total Cost ....................................... X-4 10.3 Total Penjualan/Total Sales ............................................... X-5 10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ............................................... X-5 10.5 Analisa Aspek Ekonomi.................................................... X-5 BAB XI : KESIMPULAN ........................................................................ XI-1

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................... DP-1 LAMPIRAN A : PERHITUNGAN NERACA MASSA ......................... LA-1 LAMPIRAN B : PERHITUNGAN NERACA PANAS .......................... LB-1 LAMPIRAN C : PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ....... LC-1 LAMPIRAN D : SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS .................. LD-1 LAMPIRAN E : PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ....................... LE-1

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur Dari Glukosa dan Fruktosa ....................................... II-4 Gambar 2.2 Struktur Dari Sukrosa ............................................................ II-4 Gambar 2.3 Struktur Amilosa.................................................................... II-6 Gambar 2.4 Struktur Amilopektin ............................................................. II-7 Gambar 2.5 Struktur Glikogen .................................................................. II-7 Gambar 6.1 Alat-alat Pengendali Pada Pabrik Glukosa ............................. VI-6 Gambar 6.2 Tingkat Kerusakan pada Suatu Pabrik .................................... VI-7 Gambar 7.1 Skema Pengolahan Limbah dengan Proses Activated Sludge .. VII-15 Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Glukosa ..................................................... VIII-5 Gambar 9.1 Struktur Organisasi Pabrik Pembuatan Glukosa ..................... IX-13 Gambar LA-1 Sketsa Alur di Tangki Perebusan ......................................... LA-1 Gambar LA-2 Sketsa Alur di Reaktor Hidrolisa ......................................... LA-2 Gambar LA-3 Sketsa Alur di Cooler 1 ....................................................... LA-3 Gambar LA-4 Sketsa Alur di Filter Press ................................................... LA-4 Gambar LA-4 Sketsa Alur di Germ Separator ............................................ LA-5 Gambar LA-5 Sketsa Alur di Rotary Filter 01 ............................................ LA-6 Gambar LA-6 Sketsa Alur di Evaporator 01 ............................................... LA-7 Gambar LA-7 Sketsa Alur di Kolom Adsorpsi ........................................... LA-8 Gambar LA-8 Sketsa Alur di Evaporator 02 ............................................... LA -9 Gambar LA-9 Sketsa Alur di Kristalizer .................................................... LA-9 Gambar LA-11 Sketsa Alur di Rotary Dryer .............................................. LA-11 Gambar LB-1 Sketsa Alur di Tangki Perebusan ....................................... LB-5 Gambar LB-3 Sketsa Alur di Reaktor Hidrolisa ....................................... LB-6 Gambar LB-4 Sketsa Alur di Cooler 01 .................................................... LB-8 Gambar LB-5 Sketsa Alur di Heater 01 .................................................... LB-9 Gambar LB-6 Sketsa Alur di Evaporator 01 ............................................. LB-11 Gambar LB-7 Sketsa Alur di Cooler 02 .................................................... LB-12 Gambar LB-9 Sketsa Alur di Cooler 03..................................................... LB-15 Gambar LB-10 Sketsa Alur di Kristalizer .................................................. LB-17 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Gambar LB-11 Sketsa Alur di Rotary Dryer............................................... LB-18 Gambar LB-12 Sketsa Alur di Kondensor .................................................. LB-19 Gamvar LC.1 Separator Siklon .................................................................. LC-1 Gambar LD-1 Sketsa Bar Screen................................................................ LD-2 Gambar LE.1 Harga Peralatan Untuk Tangki Penyimpanan ...................... LE-5 Gambar LE.2 Grafik Break Event Point .................................................... LE-29

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Kebutuhan Glukosa ................................................................... I-2 Tabel 2.1 Syarat Mutu Glukosa ................................................................. II-8 Tabel 2.2 Perbandingan antara Hidrolisis asam dan enzimatis .................. II-9 Tabel 3.1 Neraca Massa di Tangki Perebusan............................................ III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa di Reaktor Hidrolisa ............................................ II-1 Tabel 3.3 Neraca Massa di Cooler 01 ........................................................ III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa di Filter Press ...................................................... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa di Germ Separator................................................ III-3 Tabel 3.6 Neraca Massa di Rotary Filter 01............................................... III-3 Tabel 3.7 Neraca Massa di Evaporator-01 ................................................. III-4 Tabel 3.8 Neraca Massa di Kolom Adsorpsi.............................................. III-4 Tabel 3.9 Neraca Massa di Evaporator-02 ................................................. III-5 Tabel 3.10 Neraca Massa di Kristalizer ..................................................... III-5 Tabel 3.11 Neraca Massa di Rotary Dryer ................................................ III-5 Tabel 4.1 Neraca Panas Tangki Perebusan ................................................ IV-1 Tabel 4.2 Neraca Panas Reaktor Hidrolisa................................................. IV-1 Tabel 4.4 Neraca Panas Cooler 01 ............................................................. IV-2 Tabel 4.5 Neraca Panas Heater 01 ............................................................. IV-2 Tabel 4.6 Neraca Panas Evaporator 01 ...................................................... IV-2 Tabel 4.7 Neraca Panas Cooler 02 ............................................................. IV-3 Tabel 4.8 Neraca Panas Evaporator-02 ...................................................... IV-3 Tabel 4.9 Neraca Panas Cooler-03 ............................................................ IV-3 Tabel 4.10 Neraca Panas Cristalizer .......................................................... IV-4 Tabel 4.11 Neraca Panas Rotary Dryer ...................................................... IV-4 Tabel 4.10 Neraca Panas Kondensor ......................................................... IV-4 Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi Pada Pra Rancangan Pabrik Glukosa .......... VI-4 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Sebagai Media Pemanas ................................... VII-1 Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat .......................................... VII-2 Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Berbagai Keperluan ................................ VII-3 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Deli ............................................................ VII-4 Tabel 7.5 Data Baku Limbah Cair .............................................................. VII-4 Tabel 8.1 Pembagian Areal Tanah............................................................. VIII-3 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift .................................................... IX-9 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan KUalifikasinya ....................................... IX-10 Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan .......................................................... IX-11 Tabel LB.1 Perhitungan ∆H f298(kJ/mol) .................................................... LB-1 Tabel LB.2 Kontribusi Gugus untuk Perhitungan Cpl................................. LB-4 Tabel LC.1 Komposisi Bahan di Tangki Perebusan ................................... LC-2 Tabel L.C.2 Komposisi Bahan di Tangki Penyimpanan HCl ..................... LC-5 Tabel L.C.3 Komposisi Bahan di Tangki molase ....................................... LC-8 Tabel L.C.4 Komposisi Bahan di kolom Adsorpsi ..................................... LC-11 Tabel L.C.5 Komposisi Bahan Tangki Limbah ......................................... LC-13 Tabel L.C.6 Komposisi Bahan yang Masuk ke Screw Conveyor 01 .......... LC-73 Tabel L.C.7 Komposisi Bahan yang masuk ke Screw Conveyor 02 ........... LC-74 Tabel L.C.8 Komposisi Bahan yang masuk ke Belt Conveyor ................... LC-76 Tabel L.C.9 Komposisi Bahan yang Masuk ke Filter Press........................ LC-85 Tabel L.C.10 Komposisi Bahan di Pompa Tangki HCl.............................. LC-85 Tabel L.C.11 Komposisi Bahan di Pompa Reaktor.................................... LC-90 Tabel L.C.12 Komposisi Bahan di Pompa Cooler 01 ................................. LC-93 Tabel L.C.13 Komposisi Bahan di Pompa Filter Press ............................... LC-96 Tabel L.C.14 Komposisi Bahan di Rotary Filter 1 ..................................... LC-100 Tabel L.C.15 Komposisi Bahan di Pompa Heater 01 ................................. LC-103 Tabel L.C.16 Komposisi Bahan di Pompa Evaporator ................................ LC-106 Tabel L.C.17 Komposisi Bahan di Pompa Cooler 02 ................................. LC-109 Tabel L.C.18 Komposisi Bahan di Pompa Kolom Adsorpsi ....................... LC-112 Tabel L.C.19 Komposisi Bahan di Evaporator 02...................................... LC-115 Tabel L.C.20 Komposisi Bahan di Pompa Cooler 03 ................................. LC-118 Tabel L.E.1 Perincian Harga Bangunan..................................................... LE-1 Tabel L.E.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ........................................... LE-3 Tabel L.E.3 Perkiraan Harga Peralatan Luar Neger ................................... LE-6 Tabel L.E.4 Perkiraan Harga Peralatan Dalam Negeri ............................... LE-7 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tabel L.E.5 Biaya Sarana Transportasi ..................................................... LE-11 Tabel L.E.6 Perincian Gaji Pegawai .......................................................... LE-14 Tabel L.E.7 Perincian Biaya Kas ............................................................... LE-16 Tabel L.E.8 Perincian Modal Kerja ........................................................... LE-18 Tabel L.E.9 Aturan Depresiasi .................................................................. LE-20 Tabel L.E.10 Perhitungan Biaya Depresiasi ............................................... LE-20 Tabel L.E.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR).................... LE-30

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Perkembangan industri di Indonesia sebagai negara yang sedang berkembang merupakan usaha jangka panjang untuk merombak struktur perekonomian nasional. menuju era globalisasi yang lebih menitikberatkan pada sub sektor agroindustri sesuai dengan kekayaan alam yang dimiliki. Pembangunan agroindustri ditingkatkan agar mampu menjamin pemanfaatan hasil pertanian secara optimal dengan memberikan nilai tambah yang tinggi melalui pengembangan dan penguasaan teknologi pengolahan, melalui keterkaitan yang menguntungkan antara petani, produsen dengan pihak industri (GBHN 1993). Salah satu upaya peningkatan nilai tambah pada sub sektor agroindustri adalah pemanfaatan pati jagung sebagai bahan baku pembuatan glukosa. Selain untuk pengolahan glukosa, jagung dapat juga diolah menjadi bahan makanan sereal, dan sebagai bahan penyedap rasa jagung. Hal ini tentunya akan menguntungkan pihak petani jagung karena akan mempermudah bagi pemasaran hasil tanamannya dan juga menguntungkan pihak industri. Menurut data statistik, banyaknya pati jagung secara umum yang digunakan sebagai bahan baku industri pangan pada tahun tahun 2006 sebanyak 8.470.529 kg dengan nilai kurang lebih US $2.625.863. (Badan Pusat Statistik Statistik Indonesia 2006). Dari data tersebut, maka nilai jagung dapat lebih berharga jika diolah sedemikian rupa dengan cara yang tepat maka akan lebih bernilai tambah, sehingga dapat lebih meningkatkan pendapatan nasional dan meningkatkan taraf hidup petani melalui pemberdayaan sumber pertanian yaitu jagung. Di sisi lain kebutuhan glukosa dunia juga semakin meningkat tiap tahunnya. Indonesia mengimpor glukosa kurang lebih 8.740141 kg/tahun dengan harga per kg sebesar US $1,9917. (Badan Pusat Statistik Indonesia Tahun 2004).

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kebutuhan glukosa di Indonesia ditunjukkan pada tabel berikut : Tabel 1.1 Kebutuhan glukosa Tahun

Impor (Kg)

Ekspor (Kg)

2006

12.249.411

4814153

2005

3563798

1945361

2004

8740141

2270865

(Badan Pusat Statistik Indonesia 2004 – 2006) Dari beberapa gambaran mengenai glukosa tersebut di atas, dapat disimpulkan bahwa, besar peluang untuk dapat meningkatkan jumlah produksi glukosa,

dengan

pemanfaatan

pati

jagung

sehingga

dapat

meningkatkan

perekonomian negara.

1.2 Perumusan Masalah Tanaman jagung sudah lama ditanam oleh petani di hampir semua daerah di Indonesia yang selama ini belum termanfaatkan secara maksiaml Untuk itu bagimana cara agar dapat meningkatkan pendapatan petani dan menambah kegunaan jagung maka dibuatlah glukosa dari jagung. Melihat kebutuhan impor gula yang sangat besar perlu dilakkan suatu usaha untuk meningkatkan produksi dan mutu glukosa. Usaha tersebut dapat mengurangi ketergantungan impor dan membuka peluang bagi investor lainnya dalam mengembangkan industri di Indonesia.

1.3 Tujuan Perancangan Tujuan perancangan pabrik glukosa ini adalah untuk memanfaatkan hasil pertanian berupa jagung yang selama ini belum dimanfaatkan secara maksimal. Perancangan ini juga dimaksudkan untuk menekan tingkat impor glukosa sehingga dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri di masa yang akan datang. Tujuan lain yang ingin dicapai adalah terbukanya kesempatan kerja dan memicu rakyat untuk meningkatkan produksi dalam negeri yang pada akhirnya akan meningkatkan kesejahteraan rakyat pada masa yang akan dating.

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1.4 Manfaat Perancangan Manfaat perancangan pabrik glukosa ini adalah kita dapat menambah nilai guna dari jagung dengan membuatnya menjadi glukosa. Perancangan ini dijuga dapat bermanfaat menekan tingkat impor glukosa untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri pada masa yang akan datang. Manfaat yang lain yang dapat diperoleh adalah dapat membuka lapangan kerja dan dapat memicu rakyat untuk meningkatkan produksi dalam negeri. Bagi penulis sendiri dapat menerapkan ilmu tentang Teknik Kimia ke dalam sebuah pabrik.

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Jagung Jagung (Zea mays L.) merupakan salah satu tanaman pangan dunia yang terpenting, selain gandum dan padi. Sebagai sumber karbohidrat utama di Amerika Tengah dan Selatan, jagung juga menjadi alternatif sumber pangan di Amerika Serikat. Penduduk beberapa daerah di Indonesia (misalnya di Madura dan Nusa Tenggara) juga menggunakan jagung sebagai pangan pokok. Selain sebagai sumber karbohidrat, jagung juga ditanam sebagai pakan ternak (hijauan maupun tongkolnya), diambil minyaknya (dari biji), dibuat tepung (dari biji, dikenal dengan istilah tepung jagung atau maizena), dan bahan baku industri (dari tepung biji dan tepung tongkolnya). Tongkol jagung kaya akan pentosa, yang dipakai sebagai bahan baku pembuatan furfural. Jagung yang telah direkayasa genetika juga sekarang ditanam sebagai penghasil bahan farmasi. Berdasarkan bukti genetik, antropologi, dan arkeologi diketahui bahwa daerah asal jagung adalah Amerika Tengah (Meksiko bagian selatan). Budidaya jagung telah dilakukan di daerah ini 10.000 tahun yang lalu, lalu teknologi ini dibawa ke Amerika Selatan (Ekuador) sekitar 7000 tahun yang lalu, dan mencapai daerah pegunungan di selatan Peru pada 4000 tahun yang lalu[1]. Kajian filogenetik menunjukkan bahwa jagung (Zea mays ssp. mays) merupakan keturunan langsung dari teosinte (Zea mays ssp. parviglumis). Dalam proses domestikasinya, yang berlangsung paling tidak 7000 tahun oleh penduduk asli setempat, masuk gen-gen dari subspesies lain, terutama Zea mays ssp. mexicana. Istilah teosinte sebenarnya digunakan untuk menggambarkan semua spesies dalam genus Zea, kecuali Zea mays ssp. mays. Proses domestikasi menjadikan jagung merupakan satu-satunya spesies tumbuhan yang tidak dapat hidup secara liar di alam. Hingga kini dikenal 50.000 varietas jagung, baik ras lokal maupun kultivar. Jagung merupakan tanaman semusim (annual). Satu siklus hidupnya diselesaikan dalam 80-150 hari. Paruh pertama dari siklus merupakan tahap pertumbuhan vegetatif dan paruh kedua untuk tahap pertumbuhan generatif. Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tinggi tanaman jagung sangat bervariasi. Meskipun tanaman jagung umumnya berketinggian antara 1m sampai 3m, ada varietas yang dapat mencapai tinggi 6m. Tinggi tanaman biasa diukur dari permukaan tanah hingga ruas teratas sebelum bunga jantan. Meskipun beberapa varietas dapat menghasilkan anakan (seperti padi), pada umumnya jagung tidak memiliki kemampuan ini. Akar jagung tergolong akar serabut yang dapat mencapai kedalaman 8 m meskipun sebagian besar berada pada kisaran 2 m. Pada tanaman yang sudah cukup dewasa muncul akar adventif dari buku-buku batang bagian bawah yang membantu menyangga tegaknya tanaman. Batang jagung tegak dan mudah terlihat, sebagaimana sorgum dan tebu, namun tidak seperti padi atau gandum. Terdapat mutan yang batangnya tidak tumbuh pesat sehingga tanaman berbentuk roset. Batang beruas-ruas. Ruas terbungkus pelepah daun yang muncul dari buku. Batang jagung cukup kokoh namun tidak banyak mengandung lignin. Daun jagung adalah daun sempurna. Bentuknya memanjang. Antara pelepah dan helai daun terdapat ligula. Tulang daun sejajar dengan ibu tulang daun. Permukaan daun ada yang licin dan ada yang berambut. Stoma pada daun jagung berbentuk halter, yang khas dimiliki familia Poaceae. Setiap stoma dikelilingi sel-sel epidermis berbentuk kipas. Struktur ini berperan penting dalam respon tanaman menanggapi defisit air pada sel-sel daun. Jagung memiliki bunga jantan dan bunga betina yang terpisah (diklin) dalam satu tanaman (monoecious). Tiap kuntum bunga memiliki struktur khas bunga dari suku Poaceae, yang disebut floret. Pada jagung, dua floret dibatasi oleh sepasang glumae (tunggal: gluma). Bunga jantan tumbuh di bagian puncak tanaman, berupa karangan bunga (inflorescence). Serbuk sari berwarna kuning dan beraroma khas. Bunga betina tersusun dalam tongkol. Tongkol tumbuh dari buku, di antara batang dan pelepah daun. Pada umumnya, satu tanaman hanya dapat menghasilkan satu tongkol produktif meskipun memiliki sejumlah bunga betina. Beberapa varietas unggul dapat menghasilkan lebih dari satu tongkol produktif, dan disebut sebagai varietas prolifik. Bunga jantan jagung cenderung siap untuk penyerbukan 2-5 hari lebih dini daripada bunga betinanya (protandri).

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Biji

jagung

kaya

akan

karbohidrat.

Sebagian

besar

berada

pada

endospermium. Kandungan karbohidrat dapat mencapai 80% dari seluruh bahan kering biji. Karbohidrat dalam bentuk pati umumnya berupa campuran amilosa dan amilopektin. Pada jagung ketan, sebagian besar atau seluruh patinya merupakan amilopektin. Perbedaan ini tidak banyak berpengaruh pada kandungan gizi, tetapi lebih berarti dalam pengolahan sebagai bahan pangan. Jagung manis tidak mampu memproduksi pati sehingga bijinya terasa lebih manis ketika masih muda. ( Tjitrosoepomo, 2005)

2.2 Gula-Gula Karbohidrat Karbohidrat merupakan senyawa karbon,hidrogen dan oksigen yang banyak terdapat di alam yang mempunyai rumus empiris CH2O. Karbohidrat merupakan sumber energi yang paling utama dalam tubuh makhluk hidup. Di samping sebagai sumber energi bagi makhluk hidup. Karbohidrat memiliki kegunaan yang luas dalam bidang industri, misalnya kertas, industri fermentasi, industri makanan dan minuman dan sebagainya. Pada umumnya gula karbohdirat terbagi dalam tiga kelompok : a. Monosakarida b. Disakarida c. Polisakarida

2.2.1 Monosakarida Monosakarida adalah gula tunggal seperti glukosa, fruktosa dan dekstrosa yang mempunyai rumus yang sama C6 H12O6. Glukosa disebut juga gula anggur atau dekstrosa karena mempunyai sifat memutar bidang polarisasi ke kanan (+). Fruktosa mempunyai sifat kebalikannya yaitu dapat memutar bidang polarisasi ke kiri (-). Gula tunggal (monosakarida) ini tidak dapat dipecah lagi sehingga mempunyai rumus yang lebih sederhana lagi. Glukosa dan fruktosa dalam prakteknya disebut juga gula reduksi. Dalam susunan komposisi jagung, gula reduksi menempati urutan kedua dari komponen terbanyak. Gula reduksi ini adalah golongan monosakarida yaitu terdiri gabungan glukosa dengan fruktosa. Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Struktur dari glukosa dan fruktosa disajikan pada gambar 2.1 berikut ini : O H OH OH

OH H OH OH CHO – C – C – C – C – CH2OH

CH2OH – C – C – C – C – CH2OH OH H H

H OH H H Glukosa

Fruktosa

Gambar 2.1 Struktur dari glukosa dan fruktosa (Fessenden,1999) Sakarosa dapat dipecahkan menjadi glukosa dan fruktosa, tetapi glukosa dan fruktosa ini sudah tidak dapat dipecahkan lagi walaupun oleh larutan asam yang amat encer. Yang terpenting adalah pengaruh dari larutan basa ini ternyata dapat merubah glukosa dan fruktosa yang termasuk dalam gula reduksi menjadi macam-macam asam organik yang dengan basa dapat membentuk suatu garam. Pada suhu dibawah 550C pemecahan ini tidak begitu berarti karena hasil pemecahan pada suhu rendah hanya menghasilkan zat-zat dengan warna tua sehingga akan dapat mempengaruhi gula. Dengan demikian, pemecahan gula reduknya hanya akan merugikan pabrik saja sehingga peristiwa pemecahan tersebut harus dicegah.

2.2.2 Disakarida Disakarida tersusun dari gabungan 2 buah gula tunggal. Yang terpenting didalamnya adalah sakarosa atau sukrosa yang lazim disebut gula tebu. Secara kimiawi, sukrosa juga termasuk gula bit. Disakarida sebetulnya termasuk polisakarida yaitu bentuk polisakarida yang paling sederhana dengan rumus C12H22O11. CH2OH C

O CH2OH

O

H

H

H C

C O H

O

C

C

OH

H

H

OH

C

C

C

C

H

OH

OH

H

CH2OH

Gambar 2.2. Struktur dari sukrosa (Fessenden,1999) Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Bagian sebelah kiri molekul berasal dari glukosa (terbentuk cincin piranosa), bagian sebalah kanan berasal dari fruktosa (terbentuk dari cincin furanosa).

2.2.3 Polisakarida Polisakarida tersusun dari banyak molekul gula tunggal, yang terpenting selain disakarida adalah sellulosa yang mempunyai rumus (C12H22O11) dan pati (C6H10O5)8. Selulosa merupakan bagian dari dinding sel yang merupakan bagian pokok dari pisang. Molekul selulosa tersusun lebih dari 1000 molekul glukosa yang satu sama lainnya dihubungkan dengan oksigen. Pati atau amilum adalah karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air, berwujud bubuk putih, tawar dan tidak berbau. Pati merupakan bahan utama yang dihasilkan oleh tumbuhan untuk menyimpan kelebihan glukosa (sebagai produk fotosintesis) dalam jangka panjang. Hewan dan manusia juga menjadikan pati sebagai sumber energi yang penting. Pati tersusun dari dua macam karbohidrat, amilosa dan amilopektin, dalam komposisi yang berbeda-beda. Amilosa memberikan sifat keras (pera) sedangkan amilopektin menyebabkan sifat lengket. Amilosa memberikan warna ungu pekat pada tes iodin sedangkan amilopektin tidak bereaksi. Penjelasan untuk gejala ini belum pernah bisa tuntas dijelaskan. Dalam bahasa sehari-hari (bahkan kadang-kadang di khazanah ilmiah), istilah "pati" kerap dicampuradukkan dengan "tepung" serta "kanji". "Pati" (bahasa Inggris starch) adalah penyusun (utama) tepung. Tepung bisa jadi tidak murni hanya mengandung pati, karena ter-/dicampur dengan protein, pengawet, dan sebagainya. Tepung beras mengandung pati beras, protein, vitamin, dan lain-lain bahan yang terkandung pada butir beras. Orang bisa juga mendapatkan tepung yang merupakan campuran dua atau lebih pati. Kata 'tepung lebih berkaitan dengan komoditas ekonomis. Kerancuan penyebutan pati dengan kanji tampaknya terjadi karena penerjemahan. Kata 'to starch' dari bahasa Inggris memang berarti 'menganji' ('memberi kanji') dalam bahasa Melayu/Indonesia, karena yang digunakan memang tepung kanji.

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

2.2.3.1 Amilosa Hidrolisis lengkap amilosa menghasilkan hanya D-glukosa, hidrolisis parsial menghasilkan maltosa sebagai satu-satunya disakarida. Disimpulkan bahwa amilosa adalah polimer linear dari α-D-Glukosa. Beda antara amilosa dan selulosa ialah ikatan glikosidanya : β dalam selulosa dan α dalam amilosa. Perbedaan ini menyebabkan perbedaan sifat antara kedua polisakarida ini. Terdapat 250 satuan glukosa atau lebih per molekul amilosa. Banyaknya satuan bergantung spesies hewan atau tumbuhan itu. Molekul amilosa membentuk spiral di sekitar molekuk I2, timbul warna biru tua dari interaksi antara keduanya. Warna ini merupakan dasar uji iod untuk pati, dalam mana suatu larutan iod ditambahkan ke suatu contoh yang tidak diketahui, untuk menguji hadirnya pati.

Gambar 2.4 Struktur Amilosa (Fessenden,1999)

2.2.3.2 Amilopektin Suatu polisakarida yang jauh lebih besar dari pada amilosa, mengandung 1000 satuan glukosa atau lebih per molekul. Seperti rantai dalam amilosa, rantai utama dari amilopektin mengandung 1,4-α-D-Glukosa. Tidak seperti amilosa, amilopektin bercabang sehingga terdapat satu glukosa ujung untuk kira-kira tiap 25 satuan glukosa. Ikatan pada titik percabangan ialah ikatan 1,6-α-Glukosa. Hidrolisis lengkap amilopektin hanya menghasilkan D-glukosa. Namun hidrolisis tak lengkap menghasilkan suatu campuran disakarida maltosa dan iso maltosa, yang kedua ini berasal dari percabangan 1,6 campuran oligosakarida yang Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

diperoleh dari hidrolisis parsial amilopektin, yang biasa dirujuk sebagai dekstrin, digunakan untuk membuat lem, pasta dan kanji tekstil.

Gambar 2.5 Struktur Amilopektin (www.wikipedia) 2.2.3.3 Glikogen Glikogen adalah polisakarida yang digunakan sebagai tempat penyimpanan glukosa dalam sistem hewan (terutama dalam hati dan otot). Dari segi struktur, glikogen mirip amilopektin. Glikogen mengandung rantai glukosa yang terikat 1,4-α dengan percabangan-percabangan (1,6-α). Beda antara glikogen dan amilopektin ialah bahwa glikogen lebih bercabang dari pada amilopektin.

Gambar 2.6 Struktur Glikogen (www.wikipedia)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

2.3 Glukosa Glukosa dipergunakan dalam industri makanan dan minuman, terutama dalam industri permen, selai dan pembuatan buah kaleng. Tabel 2.1 Syarat mutu Glukosa KOMPONEN

SPESIFIKASI

Gula reduksi dihitung sebagai d-Glukosa

Maksimum 30%

Pati

Tidak nyata

Sulfur

Untuk kembang gula maksimum 400 ppm, yang lainnya 40 ppm

Pemanis buatan

Negatif

Sumber : SII 0418-81, 2001

Kemajuan dalam konversi enzim dapat menghasilkan glukosa dengan kadar dekstrosa 95%, kadar dekstrosa lebih tinggi dapat diperoleh dengan menggunakan konsentrasi substrat yang lebih rendah, tetapi ada batas ekonomisnya. Kadar dekstrosa juga bisa berkurang oleh adanya trans-glukosa karena enzim yang digunakan tidak murni. Dosis enzim yang tinggi dan waktu konversi yang terlalu panjang mengakibatkan polimerisasi membentuk maltosa yang dapat juga terbentuk karena konversi non ideal. Pada suhu 60oC kelarutan dekstrosa sama dengan sukrosa. Pada suhu dibawah 60 oC kelarutan sukrosa lebih tinggi dibanding dekstrosa, sebaliknya pada suhu di atas 60oC kelarutan dekstrosa lebih tinggi. Suhu transisi dekstrosa adalah pada suhu 50oC, pada suhu di bawah ini monohidrat glukosa membentuk fasa padat. Dekstrosa tidak mudah mengkristal seperti sukrosa. Inti kristal tidak terbentuk sampai larutan dekstrosa mencapai kejenuhan 75%. Tetapi pada suhu tinggi sirup glukosa dapat mengkristal.

2.4 Reaksi Hidrolisa Hidrolisis meliputi proses pemecahan polisakarida menjadi monomer gula penyusunnya. Hidrolisis sempurna menghailkan monomer gula sedangkan hidrolisis parsia lmenghasilkan disakarida ataupun polisakaarida yang lebih sederhana. Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Teknologi Biokimia dapat dikelompokkan lagi menjadi tiga sub kelompok berdasarkan metode hidrolisis yang digunakan, yaitu: 1) hidrolisis asam encer (dilute acid hydrolysis), 2) hidrolisis asam pekat (concentrated acid hydrolysis), dan 3) hidrolisis enzymatic (enzymatic hydrolylisis) a. Secara umum hidrolisis asam encer terdiri dari dua tahap. Tahap pertama dilakukan dalam kondisi yang rendah daripada tahap kedua. Tahap ini sebagian besar hemiselulosa akan terhidrolisis. Tahap kedua dioptimasi untuk menghidrolisis selulosa. b. Perbedaan hidrolisis asam pekat dengan hidrolisis asam encer dapat dilihat dalam gambar di bawah ini. Hidrolisis asam pekat meliputi proses dekristalisasi selulosa dengan asam pekat dan dilanjutkan dengan hidrolisis selulosa dengan asam encer. Tantangan utama dari teknologi ini adalah pemisahan gula dengan asam, recovery asam, dan rekonsentrasi asam. c. Proses hidrolisis enzimatik mirip dengan proses-proses di atas yaitu dengan menganti asam dengan enzim. Teknik ini dikenal dengan teknik Hidrolisis dan Fermentasi Terpisah (Separated Hydrolysis and Fermentation). Hidrolisis dengan enzim tidak membuat atau menghasilkan kondisi lingkungan yang kurang mendukung proses biologi/fermentasi seperti pada hidrolisis dengan asam, kondisi ini memungkinkan untuk dilakukan tahapan hidrolisis dan fermentasi

secara

bersamaan

yang

dikenal

dengan

Simulaneuos

Saccharification and Fermentation (SSF). Tabel 2.2 Perbandingan antara hidrolisis asam dan hidrolisis enzimatik Variabel Pembanding

Hidrolisis Asam

Hidrolisis Enzimatik

Kondisi hidrolisis yang ‘lunak’ (mild)

Tidak

Ya

Hasil hidrolisis tinggi

Tidak

Ya

Penghambatan produk selama hidrolisis

Tidak

Ya

Ya

Tidak

Katalis yang murah

Ya

Tidak

Waktu hidrpolisis yang murah

Ya

Tidak

Pembentukan

produk

samping

menghambat

yang

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Secara

umum

hidrolisis

enzimatik

memiliki

beberapa

keunggulan

dibandingkan dengan hidrolisis asam, tetapi hidrolisis enzimatik juga memiliki beberapa masalah. Seringkali hidrolisis enzimatik memerlukan waktu beberapa hari, sedangkan untuk asam hanya memerlukan waktu beberapa menit saja. Harga enzim cukup mahal dibandingkan dengan harga asam sulfat dan asam klorida yang murah. (Taherzadeh & Karimi, 2006) 2.5 Sifat-Sifat Bahan 1. Biji Jagung Sifat-sifat umum : a. Kandungan air sebesar 10,5 % b. Kandungan protein sebesar 10,3% c. Kandungan minyak/lemak sebesar 5,5% d. Kandungan abu : 1, 7 % e. Kandungan karbohidrat : • Zat tepung/pati

: 70,3 %

• Serat kasar

: 2,2 %

f. Kandungan zat lain sebesar 0,4% g. Densitas

: 2,7 – 3,8 g/cm3

h. Bentuk fisik (60 DEG F) : Padat i. pH

: 7.3

j. Specific gravity

: 0,8-1,2

k. Warna jagung

: kuning

(www.wikipedia.com)

2. H2O Sifat fisika :  Berat molekul

: 18,016 gr/mol

 Indeks bias

: 1,33

 Titik didih

: 1000C

 Titik beku

: 00C

 Densitas

: 1 gr/cm3

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

 Viskositas

: 0,01002 poise

 ∆H250C

: -57,7979 kcal/mol dalam wujud gas

 ∆H250C

: -68,3174 kcal/mol dalam wujud cair

 Tidak beracun dan bewarna  Tidak berbau dan berasa Sifat Kimia :  Bentuk molekul padatnya hexagonal  Bersifat polar  Pelarut yang baik bagi senyawa organik  Merupakan elektrolit lemah  Memiliki ikatan hidrogen (Sumber : Perrys, 1997) 3. HCl (Asam Klorida) Sifat Fisika :  Berat molekul

: 36,47 gr/mol

 Rapat jenis

: 1,181 gr/mol

 Kelarutan pada air dingin : 82,3  Kelarutan pada air panas : 541  Densitas HCl pada 800C : 1,059 gr/ml Sifat Kimia :  Merupakan asam kuat  Mudah larut dalam air  Memerahkan kertas lakmus  HCl gas dapat langsung bereaksi dengan amoniak  Dalam air akan mengionisasi (Sumber : Perrys, 1997)

2.6 Pembuatan Glukosa 2.6.1 Deskripsi Proses Bahan baku yang digunakan adalah jagung. Jagung dari Gudang Bahan Baku (GB-01) diangkut ke dalam Tangki Perebusan Bahan Baku (T-01) untuk melunakkan bahan baku sebelum masuk ke Hammer Mill . Pada proses pelunakan bahan baku Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

ditambahkan air ke dalam tangki perebusan dengan perbandingan antara air dengan bahan baku (jagung) sebanyak 1 : 2. Dari Tangki Perebusan masuk ke Hammer Mill (HM-01) untuk menghaluskan jagung yang telah lunak menjadi bubur. Selanjutnya pati dimasukkan ke dalam reaktor hidrolisa (RH) yang beroperasi pada suhu 80oC dan tekanan 1 atm lalu ditambahkan HCl sebagai katalis untuk mempercepat proses reaksi kimia. Tujuan larutan dimasukkan ke dalam reaktor hidrolisa adalah untuk memberi kesempatan semua molekul pati agar dapat terhidorlisa secara optimal. Pada tangki hidrolisa terjadi reaksi dengan konversi sebesar 98%. Kemudian larutan glukosa didinginkan didalam cooler (C-01) lalu dialirkan ke dalam Filter Press (PF). Dalam Filter Press (PF) larutan glukosa dipisahkan dari serat dan protein yang tersuspensi dalam larutan sirup dan tahap selanjutnya adalah pemisahan pati dan lemak dengan menggunakan Germ Separator (GS)dan kandungan abu dapat dipisahkan dengan menggunakan Rotary Filter (RF). Larutan sirup glukosa kemudian dipanaskan dalam heater H-01 sampai ke titik didihnya dan dialirkan ke dalam Evaporator 1 (EV-01). Dalam EV-01, HCl terlarut di flash dalam vapor space EV-01 dan air diuapkan dalam kolom heater EV-01. Larutan sirup glukosa kemudian dimasukkan kedalam Kolom Adsorpsi (KA) untuk proses penjernihan, seterusnya dipekatkan dalam evaporator 2 (EV-02) sampai konsentrasi 78 % dan kemudian dimasukkan kedalam Crystalizer yang beroperasi pada suhu 150C. Dalam cristalizer terbentuk molase sebesar 20% dan kemudian dilanjutkan dengan tahap pengeringan dengan menggunakan Rotary Dryer (RD) untuk menghilangkan kandungan airnya. Kemudian dikemas ke dalam sak dengan bantuan belt conveyor.

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

BAB III NERACA MASSA Hasil perhitungan neraca massa pada proses pembuatan Glukosa dari jagung dengan kapasitas bahan baku 12.000 ton/tahun diuraikan sebagai berikut : Basis perhitungan

: 1 jam

Waktu bekerja

: 330 hari/tahun

Satuan operasi

: kg/jam

3.1

Tangki Perebusan

Tabel 3.1 Neraca Massa di Tanki Perebusan masuk

komposisi pati protein abu air lemak serat Sub Total Total

keluar alur 1 alur 2 alur 3 1065,1515 1065,1515 156,0606 156,0606 25,7576 25,7576 159,0909 757,5756 916,6665 75,7576 75,7576 33,3333 33,3333 1515,1515 757,5756 2272,7271 2272,7271 2272,7271

3.2 Reaktor Hidrolisa

Tabel 3.2 Neraca Massa di Reaktor Hidrolisa masuk komposisi pati protein abu air lemak

alur 4 1065,1515 156,0606 25,7576 916,6665 75,7576

alur 5

keluar alur 6 21,3030 156,0606

25,7576 286,3636 1087,0470 75,7576

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tabel 3.2 Neraca Massa di Reaktor Hidrolisa …… (lanjutan) serat glukosa HCl Sub Total Total

33,3333

33,3333 1159,8316 168,1818 168,1818 2272,7271 454,5454 2727,2725 2727,2725 2727,2725

3.3 Cooler I Tabel 3.3 Neraca Massa di Cooler I komponen pati protein abu air lemak serat HCl Glukosa HMF Total

masuk keluar alur 6 alur 7 21,3030 21,3030 156,0606 156,0606 25,7576 25,7576 1087,0470 1087,0470 75,7576 75,7576 33,3333 33,3333 168,1818 168,1818 1159,8316 1148,2333 11,5983 2727,2725 2727,2725

3.4 Filter Press Tabel 3.4 Neraca Massa di Filter Press komponen pati protein abu air Lemak Serat HCl

masuk alur 7 21,3030 156,0606 25,7576 1087,0470 75,7576 33,3333 168,1818

keluar alur 8 155,2803 5,4352 33,3333

alur 9 21,3030 0,7803 25,7576 1081,6117 75,7576 168,1818

Tabel 3.4 Neraca Massa di Filter Press..... (lanjutan) Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Glukosa HMF Sub Total Total

1148,2333 11,5983 2727,2725 2727,2725

5,7412

1142,4922 11,5983 199,7900 2527,4825 2727,2725

3.5 Germ Separator 01 (GS-01)

Tabel 3.5 Neraca Massa di Germ Separator 01 komponen abu pati protein lemak air HCl Glukosa HMF Sub Total Total

masuk alur 9 25,7576 21,3030 0,7803 75,7576 1081,6117 168,1818 1142,4922 11,5983 2527,4825 2527,4825

keluar alur10 alur 11 25,7576 21,1965 0,1065 0,7803 75,3788 0,3788 1081,6117 168,1818 1142,4922 11,5983 96,5753 2430,9072 2527,4825

3.6 Rotary Filter 01 Tabel 3.6 Neraca Massa di Rotary Filter 01 komponen abu pati protein lemak air HCl Glukosa HMF Sub Total Total

masuk alur 11 25,7576 0,1065 0,7803 0,3788 1081,6117 168,1818 1142,4922 11,5983 2430,9072 2430,9072

keluar alur12 alur 13 25,7576 0,0000 0,1065 0,7803 0,3788 1081,6117 168,1818 1142,4922 11,5983 25,7576 2405,1496 2430,9072

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

3.7 Evaporator 01 Tabel 3.7 Neraca Massa di Evaporator 01 masuk komponen alur 14 air 1081,6117 pati 0,1065 protein 0,7803 lemak 0,3788 HCl 168,1818 Glukosa 1142,4922 HMF 11,5983 Sub Total 2405,1496 Total 2405,1496

keluar alur15 594,8864

alur 16 486,7253 0,1065 0,7803 0,3788 168,1818 0,0000 1142,4922 11,5983 763,0682 1642,0813 2405,1496

3.8 Kolom Adsorpsi

Tabel 3.8 Neraca Massa di Kolom Adsorpsi Komponen Air Pati Protein Lemak Glukosa HMF Karbon Aktif Sub Total Total

masuk alur 17 alur 18 486,7253 0,1065 0,7803 0,3788 1142,4922 11,5983 221,9025

keluar alur 19 alur 20 486,7253 0,1065 0,7803 0,3788 1142,4922 11,5983 221,9025

1642,0813 221,9025 1863,9838

233,5008 1630,4830 1863,9838

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

3.9 Evaporator 02 Tabel 3.9 Neraca Massa di Evaporator 02 komponen air pati protein lemak Glukosa Sub Total Total

masuk alur 21 486,7253 0,1065 0,7803 0,3788 1142,4922 1630,4830 1630,4830

keluar alur 22 alur 23 379,6457 107,0796 0,1065 0,7803 0,3788 1142,4922 379,6457 1250,8373 1630,4830

3.9 Kristalizer Tabel 3.9 Neraca Massa di Kristalizer masuk keluar komponen alur 23 alur 24 alur 25 air pati protein lemak Glukosa molase Sub Total Total

107,0796 0,1065 0,7803 0,3788 1142,4922 1250,8373 1250,8373

42,8318

64,2477 0,1065 0,7803 0,3788 892,3247 225,1507 25,0167 267,9825 982,8548 1250,8373

3.10 Rotary Dryer Tabel 3.10 Neraca Massa di Rotary Dryer komponen air pati protein lemak Glukosa

masuk alur 25 64,2477 0,1065 0,7803 0,3788 892,3247

keluar alur 26 alur 27 58,7866 5,4611 0,1065 0,7803 0,3788 892,3247

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

molase Sub Total Total

25,0167 25,0167 982,8548 83,8033 899,0514 982,8548 982,8548 BAB IV NERACA PANAS

Basis perhitungan

: 1 jam operasi

Satuan operasi

: kJ/jam

Temperatur basis

: 250C

4.1 Tangki Perebusan

Tabel 4.1 Neraca Panas Tangki Perebusan Komponen Umpan

Masuk (kJ/Jam)

Keluar (kJ/jam)

36385,3160

Produk

182206,6072

Panas yang masuk Total

145821,2912 182206,6072

182206,6072

4.2 Reaktor Hidrolisa

Tabel 4.2 Neraca Panas Reaktor Hidrolisa Komponen Umpan

Masuk (kJ/jam) 306899,6455

Produk Steam

469941,5130 13214914,7009

panas reaksi Total

Keluar (kJ/jam)

13051872,8334 13521814,3464

13521814,3464

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

4.3 Cooler 01 Tabel 4.3 Neraca Panas Cooler 01 Komponen Umpan

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

469941,5130

Produk

297996,9306

Air pendingin Total

-171944,5824 297996,9306

297996,9306

4.4 Heater 02 Tabel 4.4 Neraca Panas Heater 02 Komponen Umpan

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJjam)

268633,0973

Produk

543844,0110

Panas yang masuk

275210,9137

Total

543844,0110

543844,0110

4.5 Evaporator 01 Tabel 4.5 Neraca Panas Evaporator 01 Komponen Umpan

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

543844,0110

Produk

1665943,0204

Steam

1122099,0095

Total

1665943,0204

1665943,0204

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

4.6 Cooler 02 Tabel 4.6 Neraca Panas Pada Cooler 02 Komponen

Masuk (kJ/jam)

Umpan

Keluar (kJ/jam)

226487,3452

Produk

165817,5094

Air pendingin Total

-60669,8358 165817,5094

165817,5094

4.7 Evaporator 02 Tabel 4. 7 Neraca Panas Tangki Evaporator 02 Komponen Umpan

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

165041,5755

Produk

234286,3214

Steam

69244,7459

Total

234286,3214

234286,3214

4. 8 Cooler 03 Tabel 4.8 Neraca Panas Cooler 03 Komponen Umpan Produk Air pendingin Total

Masuk (kJ/jam) 266236,3733

Keluar (kJ/jam) 351387,8900

85151,5167 351387,8900

351387,8900

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

4.9 Cristalizer Tabel 4.9 Neraca Panas Cristalizer Komponen Umpan Produk Air pendingin Total

Masuk (kJ/jam) 109529,6651

Keluar (kJ/jam) -31264.5593

-140794,2244 -31264,5593

-31264,5593

4.10 Rotary Dryer Tabel 4.10 Neraca Panas Rotary Dryer Komponen Umpan

Masuk (kJ/jam)

Keluar (kJ/jam)

-47609,9494

Produk

40907114,8288

Air pendingin

40954724,7782

Total

40907114,8288

40907114,8288

4.11 Kondensor Tabel 4.11 Neraca Panas Kondensor Komponen Umpan

Masuk (kJ/jam) 1439455,6752

Produk Air pendingin Total

Keluar (kJ/jam)

71542,1847 -1367913,4905 71542,1847

71542,1847

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN

5.1 Gudang Penyimpanan Bahan Baku Jagung Fungsi

: Menyimpan bahan baku kulit jagung sebelum diproses

Bentuk

: Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap

Jumlah

: 1 unit

Kebutuhan

: 1 minggu

Kondisi ruangan : Temperatur : 25°C Tekanan

: 1 atm

Bahan konstruksi : Dinding

Ukuran

: batu-bata

Lantai

: semen

Atap

: seng

: Panjang

= 18 m

Lebar

= 12 m

Tinggi

= 6m

5.2 Tangki Perebusan (T-01) Fungsi

: Untuk merebus jangung

Bentuk

: Silinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon Stell SA-285 grade A Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 17,2724 m3

Kondisi operasi

: Temperatur

= 50°C

Tekanan Ukuran

: .Silinder

= 1 atm :

Diameter

: 2,4475 m

Tinggi

: 3,2633 m

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tebal

: 1 ½ in

5.3 Tangki Penyimpanan HCl (T-02) Fungsi

: Untuk menyimpan HCl sebelum diproses

Bentuk

: Silinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon Stell SA-285 grade A Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 107,2067 m3

Kondisi operasi

: Temperatur : 30°C Tekanan

Ukuran

: -.Silinder

-. Tutup

: 1 atm : Diameter : 4,4979 m Tinggi

: 5,99973 m

Tebal

: 1 ½ in

: Diameter : 4,4979 m Tinggi

: 1,1245 m

Tebal

: 1 ½ in

5.4 Tangki Sisa HCl (T-03) Fungsi

: Untuk menyimpan sisa HCl setelah diproses

Bentuk

: Silinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon Stell SA-285 grade A Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kapasits

: 169,2980 m3

Kondisi operasi

: Temperatur Tekanan

Ukuran

: .Silinder

Tutup

: 30°C : 1 atm : Diameter

: 5,2379 m

Tinggi

: 6,9839 m

Tebal

: 2 in

: Diameter

: 5,2379 m

Tinggi

: 1,309 m

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tebal

: 2 in

5.5 Tangki Molase (T-04) Fungsi

: Untuk menyimpan molase

Bentuk

: Silinder dengan dasar dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon Stell SA-285 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kapasits

: 42,1675 m3

Kondisi operasi

: Temperatur

: 15°C

Tekanan Ukuran

: Silinder

Tutup

: 1 atm : Diameter

: 1,6335 m

Tinggi

: 2,1780 m

Tebal

: 1 ½ in

Diameter

: 1,6335 m

Tinggi

: 0,4048 m

:

5.6 Kolom Adsorpsi (KA-01) Fungsi

: Untuk menjernihkan larutan glukosa

Bentuk

: Silinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon Stell SA-285 grade A Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 3,1366 m3

Kondisi operasi

: Temperatur Tekanan

Ukuran

: Silinder

Tutup

: 60°C : 1 atm : Diameter

: 1,6335 m

Tinggi

: 2,1780 m

Tebal

: 1 ½ in

: Diameter

: 1,6335 m

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tinggi

: 0,4048 m

Tebal

: 1 ½ in

5.7 Tangki Limbah (T-05) Fungsi

: Untuk menyimpan limbah yang berasal dari filter press

Bentuk

: Silinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 31,4742 m3

Kondisi operasi

: Temperatur

: 60°C

Tekanan Ukuran

: Silinder

Tutup

: 1 atm : Diameter

: 3,1768 m

Tinggi

: 4,2357 m

Tebal

: 1 ½ in

: Diameter

: 3,1768 m

Tinggi

: 0,7942 m

Tebal

: 1 ½ in

5.8 Cooler 01 Fungsi : Menurunkan temperatur campuran sebelum dialirkan ke filter press •

Jenis

: 1-2 shell and tube

•

Jumlah

: 1 unit

•

Bahan konstruksi

: Carbon Steel

•

Diameter tube

: 3/4 in OD

•

Jenis tube

: 18 BWG

•

Panjang tube

: 15 ft

•

Pass

:4

•

Pitch (PT)

: 15/16 in triangular pitch

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

5.9 Cooler 02 Fungsi : Menurunkan temperatur campuran sebelum dialirkan ke kolom adsorpsi •

Jenis

: 1-2 shell and tube

•

Jumlah

: 1 unit

•

Bahan konstruksi

: Carbon Steel

•

Diameter tube

: 3/4 in OD

•

Jenis tube

: 18 BWG

•

Panjang tube

: 12 ft

•

Pass

:8

•

Pitch (PT)

: 15/16 in triangular pitch

5.10 Cooler 03 Fungsi : Menurunkan temperatur campuran sebelum dialirkan ke kristalizer •

Jenis

: 1-2 shell and tube

•

Jumlah

: 1 unit

•

Bahan konstruksi

: Carbon Steel

•

Diameter tube

: 3/4 in OD

•

Jenis tube

: 10 BWG

•

Panjang tube

: 12 ft

•

Pass

:8

•

Pitch (PT)

: 15/16 in triangular pitch

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

5.11 Kondensor Fungsi: Tempat mengubah uap HCl dan uap air menjadi cairan •

Jenis

: 1-2 shell and tube

•

Jumlah

: 1 unit

•

Bahan konstruksi

: Carbon Steel

•

Diameter tube

: 3/4 in OD

•

Jenis tube

: 18 BWG

•

Panjang tube

: 12 ft

•

Pass

:2

•

Pitch (PT)

: 15/16 in triangular pitch

5.12 Heater 01 Fungsi : Tempat menaikkan temperatur campuran sebelum dialirkan ke evaporator 01 •

Jenis

: 1-2 shell and tube

•

Jumlah

: 1 unit

•

Bahan konstruksi

: Carbon Steel

•

Diameter tube

: 3/4 in OD

•

Jenis tube

: 10 BWG

•

Panjang tube

: 15 ft

•

Pass

:2

•

Pitch (PT)

: 15/16 in triangular pitch

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

5.13 Evaporator 1 Fungsi: Tempat memekatkan larutan yang berasal dari heater 01 •

Jenis

: Tangki berpengaduk flat six blade open turbine dengan alas dan tutup ellipsoidal

•

Jumlah

: 1 unit

•

Kapasitas tangki

: 2,3467 m3

•

Diameter tangki

: 1,2584 m

•

Tinggi tangki

: 1,6779 m

•

Tingi tutup

: 0,3146 m

•

Diameter pengaduk : 0,4195 m

•

Daya

: 0,0060 hp

•

Panjang koil

: 139 m

•

Jumlah lilitan

: 134 in

5.14 Evaporator 02 Fungsi: Tempat memekatkan larutan yang berasal dari tangki karbon aktif •

Jenis

: Tangki berpengaduk flat six blade open turbine dengan alas dan tutup ellipsoidal

•

Jumlah

: 1 unit

•

Kapasitas tangki

: 2,3467 m3

•

Diameter tangki

: 1,2584 m

•

Tinggi tangki

: 1,6779 m

•

Tingi tutup

: 0,3146 m

•

Diameter pengaduk : 0,4195 m

•

Daya

: 0,0060 hp

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

•

Panjang koil

: 20 m

•

Jumlah lilitan

: 147 in

5.15 Reaktor Berpengaduk Fungsi : Tempat terjadi reaksi hidrolisis •

Jenis

: Mixed flow reactor

•

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

•

Bahan konstruksi : Stainless steel SA-316 Grade C

•

Jumlah

: 1 unit

•

Kapasitas

:

•

Kondisi opersi

•

•

Temperatur

: 80°C

Tekanan

: 1 atm

Diameter

: 1,1566 m

Tinggi

: 1,5421 m

Tebal

: ½ in

Diameter

: 1,1566 m

Tinggi

: 0,2891m

Tebal

: ½ in

Silinder

tutup

5.16 Hammer Mill Fungsi : Untuk menghaluskan bahan •

Jenis alat

: Hummer-Roll Mill

•

Kapasitas

: 2272,7271 kg/jam

•

Dimensi motor : 30x30 in

•

Kecepatan putaran: 100 rpm

•

Daya motor

: 1,1364 Hp

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

•

Material

: comercial steel

5.17 Bucket Elevator 01 Fungsi : Mengangkut jagung dari gudang penyimpanan ke tangki perebusan •

Jenis

: Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator

•

Bahan konstruksi

: Malleable-iron

•

Jumlah

: 1 unit

•

Kapasitas

: 1696,9697 kg/jam

•

Daya

: 0,8116 hp

5.18 Screw Conveyor 01 Fungsi

: mengangkut bubur jagung ke reaktor

Jenis

: Horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0655 ft3/s

Spesifikasi pipa

: 3 in nominal size, 80 schedule number

Daya pompa

: 0,0052 hp

5.19 Screw Conveyor 02 Fungsi : Mengangkut bahan dari kristalizer ke rotary Dryer Jenis

: Horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,1094 ft3/s

Spesifikasi pipa

: 3 in nominal size, 80 schedule number

Daya pompa

: 0,0087 hp

5.20 Belt Conveyor Fungsi : Mengangkut bahan dari rotary Dryer Jenis

: Horizontal wire screen

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0689 ft3/s

Spesifikasi pipa

: 3 in nominal size, 80 schedule number

Daya pompa

: 0,0044 hp

5.21 Rotary Filter 1 (RF-01) Fungsi : memisahkan abu yang terkandung dalam larutan Jenis

: Rotary drum filter

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup datar

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 grade C

Jenis sambungan

: Double welded butt joints

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: 60 °C

: Temperatur Tekanan operasi

: 1 atm

Luas area filter

: 1,6 m²

Ukuran tangki

: Diameter

: 0,5529 m

Panjang

: 1,6588 m

Tebal

: 1/4 in

Daya motor filtrasi

: 1/2 hp

5.22 Crystallizer (CR–01) Fungsi

: Membentuk kristal gula

Tipe

: Circulating liquid method

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA–283, Grade A

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

: Temperatur Tekanan operasi

Volume tangki

: 1,0083 m3

Diameter tangki

: 0,9325 m

Tinggi ellips

: 0,1554 m

Tinggi tangki

: 1,2433 m

: 15 °C : 1 atm

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tebal tangki

: 1/2 in

P desain

: 1,2759 atm

Tebal head standar

: ½ in

5.23 Rotary Dryer (RD–01) Fungsi : Menguapkan H2O dari campuran produk gula kristal Jenis

: Steam Tube Rotary Dryer

Volume rotary dryer

: 26,7712 ft3

Ud

: 110 btu/jam.0 F.ft2

Luas permukaan rotary dryer, A

: 72290,8787 ft2

Waktu tinggal (retention time), θ

: 5 menit

Diameter rotary dryer

: 0,965 m

Panjang rotary dryer

: 4,572 m

Putaran rotary dryer

: 6 r/min

Daya motor

: 2,2 hp

Tube steam OD

: 114 mm

Jumlah tube steam

: 14

5. 24 Filter Press (FP) Fungsi

: memisahkan komponen padat dari campuran hasil reaksi

Jenis

: silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Material

: carbon steel SA-283 grade C

Jumlah

: 1 unit

Kondisi opersi

: Temperatur : 80°C Tekanan

: 1 atm

Kapasitas

: 2727,2725 kg/jam

Ukuran

: •

•

Silinder Diameter

: 0,7007 m

Tinggi

: 2,1022 m

Tebal

: ½ in

tutup

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Diameter

: 0,7007 m

Tinggi

: 0,1752 m

Tebal

: ½ in

5.25 Pompa Tangki HCl (P-01) Fungsi

: memompa larutan HCl dari tangki HCl ke reaktor

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 300C Tekanan

Kapasitas

: 0,0052 ft3/s

Daya motor

: ¼ hp

: 1 atm

5.26 Pompa Reaktor Hidrolisa (P-02) Fungsi

: memompa larutan dari reaktor ke cooler 01

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 800C Tekanan

Kapasitas

: 0,221 ft3/s

Daya motor

: ¼ hp

: 1 atm

5.27 Pompa Cooler 01 (P-03) Fungsi

: memompa larutan dari cooler 01 ke Filter Press

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 600C Tekanan

Kapasitas

: 0,221 ft3/s

Daya motor

: 0,1173 hp

: 1 atm

5.28 Pompa Filter Press (P-03) Fungsi

: memompa larutan dari Filter press ke Rotary Filter

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 600C

Tekanan

: 1 atm

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kapasitas

: 0,0019 ft3/s

Daya motor

: ¼ hp

5.29 Pompa Rotary Filter 01 (P-04) Fungsi

: memompa larutan dari rotary filter ke heater 01

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 600C Tekanan

: 1 atm

Kapasitas

: 0,0019 ft3/s

Daya motor

: ¼ hp

5.30 Pompa Heater 01 (P-05) Fungsi

: memompa larutan dari heater 01 ke evaporator 01

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 800C Tekanan

: 1 atm 3

Kapasitas

: 0,0019 ft /s

Daya motor

: ¼ hp

5 .31 Pompa Evaporator 01 (P-06) Fungsi

: memompa larutan dari evaporator 01 ke cooler 02

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 103 0C Tekanan

: 1 atm

Kapasitas

: 0,001183 ft3/s

Daya motor

: ¼ hp

5.32 Pompa Cooler 02 (P-07) Fungsi

: memompa larutan dari cooler 02 ke Tangki karbon aktif

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 60 0C Tekanan

: 1 atm

Kapasitas

: 0,001183 ft3/s

Daya motor

: ¼ hp

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

5.33 Pompa KoLom Adsorpsi (P-08) Fungsi

: memompa larutan dari kolom adsorpsi ke evaporator 02

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 60 0C Tekanan

: 1 atm

Kapasitas

: 0,0117 ft3/s

Daya motor

: ¼ hp

5.34 Pompa Evaporator 02 (P-09) Fungsi

: memompa larutan dari evaporator 02 ke cooler 03

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 110 0C Tekanan

: 1 atm 3

Kapasitas

: 0,0082 ft /s

Daya motor

: ¼ hp

5.35 Pompa Cooler 03 (P-10) Fungsi

: memompa larutan dari cooler 03 ke kristalizer

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 60 0C Tekanan

Kapasitas

: 0,0082 ft3/s

Daya motor

: ¼ hp

: 1 atm

5.36 Gudang Penyimpanan Karbon aktif Fungsi

: Menyimpan bahan berupa karbon aktif

Bentuk

: Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap

Jumlah

: 1 unit

Kebutuhan

: 1 minggu

Kondisi ruangan : Temperatur : 25°C Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tekanan Bahan konstruksi : Dinding

Ukuran

: 1 atm : batu-bata

Lantai

: semen

Atap

: seng

: Panjang

=6m

Lebar

=3m

Tinggi

= 1,5 m

5.37 Bucket Elevator 02 Fungsi : Mengangkutkarbon aktif ke kolom adsorpsi •

Jenis

: Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator

•

Bahan konstruksi

: Malleable-iron

•

Jumlah

: 1 unit

•

Kapasitas

: 221,9025 kg/jam

•

Daya

: 0,0974 hp

5.38 Germ Separator (Separator Siklon) Fungsi

: Untuk memisahkan lemak (germ) dari campurannya.

Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C Jumlah

: 1 unit

Effisiensi

: 80%

Dc/5

= 2,6 cm

Dc/2

= 6,5 cm

Dc/7

= 1,86 cm

Dc/10 = 1,3 cm

Dc/3

= 4,33 cm

5.39 Tangki Lemak (T-3) Fungsi

: Untuk menyimpan lemak (Germ)

Bentuk

: Silinder vertikal dengan dasar dan tutup datar

Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 23,6638 m3

Kondisi operasi

: Temperatur : 30°C Tekanan

: 1 atm

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Ukuran

: Silinder

: Diameter : 2,7710 m Tinggi Tebal

: 3,4638 m : 0,2497 in

BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi Pengoperasian suatu pabrik kimia harus memenuhi beberapa persyaratan yang ditetapkan dalam perancangannya. Persyaratan tersebut meliputi keselamatan, spesifikasi produk, peraturan mengenai lingkungan hidup, kendala operasional, dan faktor ekonomi. Pemenuhan persyaratan tersebut berhadapan dengan keadaan lingkungan yang berubah-ubah, yang dapat mempengaruhi jalannya proses atau yang disebut disturbance (gangguan) (Stephanopoulus, 1984). Adanya gangguan tersebut menuntut

penting dilakukannya pemantauan secara terus-menerus maupun

pengendalian terhadap jalannya operasi suatu pabrik kimia untuk menjamin tercapainya tujuan operasional pabrik. Pengendalian atau pemantauan tersebut dilaksanakan melalui penggunaan peralatan dan engineer (sebagai operator terhadap peralatan tersebut) sehingga kedua unsur ini membentuk satu sistem kendali terhadap pabrik. Instrumentasi adalah peralatan yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya suatu proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk, pencatat, dan pemberi tanda bahaya. Peralatan instrumentasi biasanya bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses tergantung pada pertimbangan ekonomi dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat-alat instrumen juga harus ditentukan apakah alat-alat tersebut dipasang diatas papan instrumen dekat peralatan proses (kontrol manual) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol

yang

dihubungkan

dengan

bangsal

peralatan

(kontrol

otomatis)

(Timmerhaus, 2004).

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Variabel-variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah: 1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan. 2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel lainnya. VI-1 Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari : 1. Elemen Perasa / sensing (Primary Element) Elemen yang merasakan (menunjukkan) adanya perubahan dari harga variabel yang diukur. 2. Elemen pengukur (measuring element) Elemen pengukur adalah suatu elemen yang sensitif terhadap adanya perubahan temperatur, tekanan, laju aliran, maupun tinggi fluida. Perubahan ini merupakan sinyal dari proses dan disampaikan oleh elemen pengukur ke elemen pengontrol. 3. Elemen pengontrol (controlling element) Elemen pengontrol yang menerima sinyal kemudian akan segera mengatur perubahan-perubahan proses tersebut sama dengan nilai set point (nilai yang diinginkan). Dengan demikian elemen ini dapat segera memperkecil ataupun meniadakan penyimpangan yang terjadi. 4. Elemen pengontrol akhir (final control element) Elemen ini merupakan elemen yang akan mengubah masukan yang keluar dari elemen pengontrol ke dalam proses sehingga variabel yang diukur tetap berada dalam batas yang diinginkan dan merupakan hasil yang dikehendaki. Pengendalian peralatan instrumentasi dapat dilakukan secara otomatis dan semi otomatis. Pengendalian secara otomatis adalah pengendalian yang dilakukan dengan mengatur instrumen pada kondisi tertentu, bila terjadi penyimpangan variabel yang dikontrol maka instrumen akan bekerja sendiri untuk mengembalikan variabel pada kondisi semula, instrumen ini bekerja sebagai controller. Pengendalian secara semi otomatis adalah pengendalian yang mencatat perubahan-perubahan yang terjadi pada variabel yang dikontrol. Untuk mengubah variabel-variabel ke nilai yang Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

diinginkan dilakukan usaha secara manual, instrumen ini bekerja sebagai pencatat (recorder).

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen-instrumen adalah: 1. Range yang diperlukan untuk pengukuran 2. Level instrumentasi 3. Ketelitian yang dibutuhkan 4. Bahan konstruksinya 5. Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses. Alat-alat kontrol yang biasa dipakai pada peralatan proses antara lain : 1. Temperature Controller (TC) Adalah alat/instrumen yang digunakan sebagai alat pengatur suhu atau pengukur sinyal mekanis atau listrik. Pengaturan temperatur dilakukan dengan mengatur jumlah material proses yang harus ditambahkan/dikeluarkan dari dalam suatu proses yang sedang bekerja. Prinsip kerja: Rate fluida masuk atau keluar alat dikontrol oleh diafragma valve. Rate fluida ini memberikan sinyal kepada TC untuk mendeteksi dan mengukur suhu sistem pada set point. 2. Pressure Controller (PC) Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap/gas yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi. Prinsip kerja: Pressure control (PC) akibat tekanan uap keluar akan membuka/menutup diafragma valve. Kemudian valve memberikan sinyal kepada PC untuk mengukur dan mendeteksi tekanan pada set point. 3. Flow Controller (FC) Adalah alat/instrumen yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur output dari alat, yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line. Prinsip kerja: Kecepatan aliran diatur oleh regulating valve dengan mengubah tekanan discharge dari pompa. Tekanan discharge pompa melakukan bukaan/tutupan valve dan FC menerima sinyal untuk mendeteksi dan mengukur kecepatan aliran pada set point. 4. Level Controller (LC) Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan mengatur rate cairan masuk atau keluar proses. Prinsip kerja : Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui valve ini akan memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan pada set point. Hal-hal yang diharapkan dari pemakaian alat-alat instrumentasi adalah:  Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan  Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah  Sistem kerja lebih efisien  Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat Beberapa syarat penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pabrik antara lain : 1. Tidak boleh terjadi konflik antar unit, di mana terdapat dua pengendali pada satu aliran. 2. Penggunaan supervisory computer control untuk mengkoordinasikan tiap unit pengendali. 3. Control valve yang digunakan sebagai elemen pengendali akhir memiliki opening position 70 %. 4. Dilakukan pemasangan check valve pada pompa dengan tujuan untuk menghindari fluida kembali ke aliran sebelumnya. Check valve yang dipasangkan

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

pada pipa tidak boleh lebih dari satu dalam one dependent line. Pemasangan check valve diletakkan setelah pompa. 5. Seluruh pompa yang digunakan dalam proses diletakkan di permukaan tanah dengan pertimbangan syarat safety dari kebocoran. 6. Pada perpipaan yang dekat dengan alat utama dipasang flange dengan tujuan untuk mempermudah pada saat maintenance.

Tabel 6.1 Daftar Instrumentasi Pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa No.

Nama Alat

Jenis Instrumen

1.

Tangki Penyimpanan

Level Controller (LC)

2.

Evaporator

Temperature Controller (TC) Pressure Controller (PC) Level Controller (LC)

3.

Kristalisator

Level Controller (LC) Pressure Controller (PC)

4.

Heater/Cooler, kondensor

Temperature Controller (TC) Pressure Controller (PC)

5.

Filter

Pressure Controller (PC)

6.

Reaktor

Temperature Controller (TR) Level Controller (LC)

7.

Tangki Perebusan

8.

Rotary Dryer

Temperature Controller (TC)

9.

Pompa

Flow Controller (FC)

10 11.

Rorary Filter Screw Conveyor

Pressure Controller (PC Flow Controller (FC)

12.

Belt Conveyor

Flow Controller (FC)

13.

Hammer mill

Flow Controller (FC)

Temperature Controller (TC) Level Controller (LC)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

steam

kondensat

Uap keluar

TC

Umpan masuk

Uap keluar PC

Steam

Umpan masuk

FC

LC

E-4

TC

TC

Uap pemanas masuk LC

Kondensat

Belt conveyor

Cairan keluar

E-105

Tangki Perebusan

Rotary Dryer

evaporator Steam TC

Umpan masuk

PC

Stea m

TC PC

PC

LC

PC

Kondensat

Heater Kondensat/Air pendingin keluaran

E-3

Produk keluaran

Roraty Filter

Filter Press

Air pendingin TC

Reaktor Berpengaduk FC LC

TC

PC

Cooler

CR-01

Air pendingin bekas

Screw conveyor

LC FC

LC

Tangki Penyimpanan

kristalizer Hammer Mill

Pompa

Gambar 6.1 Alat-alat pengendali pada pabrik Glukosa

6.2 Keselamatan Kerja Pabrik Aktivitas masyarakat umumnya berhubungan dengan resiko yang dapat mengakibatkan kerugian pada badan atau usaha. Karena itu usaha – usaha Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Produk keluar

keselamatan merupakan tugas sehari – hari yang harus dilakukan oleh seluruh karyawan. Keselamatan kerja dan keamanan pabrik merupakan faktor yang perlu diperhatikan secara serius. Dalam hubungan ini bahaya yang dapat timbul dari mesin, bahan baku dan produk, sifat zat, serta keadaan tempat kerja harus mendapat perhatian yang serius sehingga dapat dikendalikan dengan baik untuk menjamin kesehatan karyawan. Perusahaan yang lebih besar memiliki divisi keselamatan tersendiri. Divisi tersebut mempunyai tugas memberikan penyuluhan, pendidikan, petunjuk – petunjuk, dan pengaturan agar kegiatan kerja sehari – hari berlangsung aman dan bahaya – bahaya yang akan terjadi dapat diketahui sedini mungkin, sehingga dapat dihindarkan (Bernasconi, 1995). Statistik menunjukkan bahwa angka kecelakan rata – rata dalam pabrik kimia relatif tidak begitu tinggi. Tetapi situasi beresiko memiliki bentuk khusus, misalnya reaksi kimia yang berlangsung tanpa terlihat dan hanya dapat diamati dan dikendalikan berdasarkan akibat yang akan ditimbulkannya. Kesalahan – kesalahan dalam hal ini dapat mengakibatkan kejadian yang fatal. (Bernasconi, 1995) Dari 330 peristiwa

300

28

Hanya kerusakan benda

Cedera ringan

2 Cedera berat sampai cedera mematikan

Gambar 6.2 Tingkat kerusakan di suatu pabrik

Kerusakan (badan atau benda) dapat terjadi secara tiba – tiba tanpa dikehendaki dan diduga sebelumnya. Keadaan atau tindakan yang bertentangan dengan aturan keselamtan kerja dapat memancing bahaya yang akut dan mengakibatkan terjadinya kerusakan. Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Untuk menjamin keselamatan kerja, maka dalam perencanaan suatu pabrik perlu diperhatikan beberapa hal, yaitu : Lokasi pabrik − Sistem pencegahan kebocoran − Sistem perawatan − Sistem penerangan − Sistem penyimpanan material dan perlengkapan − Sistem pemadam kebakaran Disamping itu terdapat beberapa peraturan dasar keselamatan kerja yang harus diperhatikan pada saat bekerja di setiap pabrik – pabrik kimia, yaitu: − Tidak boleh merokok atau makan − Tidak boleh minum minuman keras (beralkohol) selama bertugas Bahaya dan tindakan – tindakan yang tidak memperhatikan keselamatan akan mengakibatkan kerusakan. Yang menjamin keselamatan kerja sebetulnya adalah pengetahuan mengenai bahaya sedini mungkin, sehingga pencegahan dapat diupayakan sebelum bahaya tersebut terjadi. Berikut ini upaya – upaya pencegahan terhadap bahaya – bahaya yang mungkin terjadi pada pra – rancangan pabrik pembuatan asam sulfanilat dapat dilakukan dengan cara : 1. Pencegahan terhadap kebakaran − Memasang sistem alarm pada tempat yang strategis dan penting, seperti power station, laboratorium dan ruang proses. − Mobil pemadam kebakaran harus selalu dalam keadaan siap siaga di fire station. − Fire hydrant ditempatkan di daerah storage, proses, dan perkantoran. − Fire extinguisher disediakan pada bangunan pabrik untuk memadamkan api yang relatif kecil. − Smoke detector ditempatkan pada setiap sub – stasiun listrik untuk mendeteksi kebakaran melalui asapnya. − 2. Memakai peralatan perlindungan diri Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Di dalam pabrik disediakan peralatan perlindungan diri, seperti : − Pakaian pelindung Pakaian luar dibuat dari bahan – bahan seperti katun, wol, serat, sintetis, dan asbes. Pada musim panas sekalipun tidak diperkenankan bekerja dengan keadaan badan atas terbuka. − Sepatu pengaman Sepatu harus kuat dan harus dapat melindungi kaki dari bahan kimia dan panas. Sepatu pengaman bertutup baja dapat melindungi kaki dari bahaya terjepit. Sepatu setengah tertutup atau bot dapat dipakai tergantung pada jenis pekerjaan yang dilakukan. − Topi pengaman Topi yang lembut baik dari plastik maupun dari kulit memberikan perlindungan terhadap percikan – percikan bahan kimia, terutama apabila bekerja dengan pipa – pipa yang letaknya lebih tinggi dari kepala, maupun tangki-tangki serta peralatan lain yang dapat bocor. − Sarung tangan Dalam menangani beberapa bahan kimia yang bersifat korosif, maka para operator diwajibkan menggunakan sarung tangan untuk menghindari hal – hal yang tidak diinginkan. − Masker Berguna untuk memberikan perlindungan terhadap debu – debu yang berbahaya ataupun uap bahan kimia agar tidak terhirup. (Bernasconi, 1995)

3. Pencegahan terhadap bahaya mekanis − Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup luas dan tidak menghambat kegiatan kerja karyawan. − Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup kuat − Peralatan yang berbahaya seperti ketel uap bertekanan tinggi, reaktor bertekanan tinggi dan tangki gas bertekanan tinggi, harus diberi pagar pengaman. Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

4. Pencegahan terhadap bahaya listrik − Setiap instalasi dan alat – alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekering atau pemutus hubungan arus listrik secara otomatis lainnya. − Sistem perkabelan listrik harus dipasang secara terpadu dengan tata letak pabrik, sehingga jika ada perbaikan dapat dilakukan dengan mudah − Memasang papan tanda bahaya yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi − Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat – alat yang beroperasi pada suhu tinggi harus diisolasi secara khusus − Setiap peralatan atau bangunan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan penangkal petir yang dibumikan. (Bernasconi, 1995)

5. Menerapkan nilai – nilai disiplin bagi karyawan − Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan dan mematuhi setiap peraturan dan ketentuan yang diberikan. − Setiap kecelakaan kerja atau kejadian yang merugikan segera dilaporkan ke atasan. − Setiap karyawan harus saling mengingatkan akan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya. − Setiap ketentuan dan peraturan harus dipatuhi.

6. Penyediaan poliklinik di lokasi pabrik Poliklinik disediakan untuk tempat pengobatan akibat terjadinya kecelakaan secara tiba – tiba, misalnya menghirup gas beracun, patah tulang, luka terbakar pingsan/syok dan lain sebagainya. Apabila terjadi kecelakaan kerja, seperti terjadinya kebakaran pada pabrik, maka hal-hal yang harus dilakukan adalah : a. Mematikan seluruh kegiatan pabrik, baik mesin maupun listrik.

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

b. Mengaktifkan alat pemadam kebakaran, dalam hal ini alat pemadam kebakaran yang digunakan disesuaikan dengan jenis kebakaran yang terjadi, yaitu (Bernasconi, 1995) : − Instalasi pemadam dengan air Untuk kebakaran yang terjadi pada bahan berpijar seperti kayu, arang, kertas, dan bahan berserat. Air ini dapat disemprotkan dalam bentuk kabut. Sebagai sumber air, biasanya digunakan air tanah yang dialirkan melalui pipa – pipa yang dipasang pada instalasi – instalasi tertentu di sekitar areal pabrik. Air dipompakan dengan menggunakan pompa yang bekerja dengan instalasi listrik tersendiri, sehingga tidak terganggu apabila listrik pada pabrik dimatikan ketika kebakaran terjadi. − Instalasi pemadam dengan CO2 CO2 yang digunakan berbentuk cair dan mengalir dari beberapa tabung gas yang bertekanan yang disambung secara seri menuju nozel – nozel. Instalasi ini digunakan untuk kebakaran dalam ruang tertutup, seperti pada tempat tangki penyimpanan dan juga pemadam pada instalasi listrik.

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

BAB VII UTILITAS

Utilitas merupakan unit penunjang utama guna memperlancar jalannya proses produksi. Oleh karena itu, agar proses produksi dapat terus berlangsung secara berke- sinambungan maka haruslah didukung oleh sarana dan prasarana utilitas yang baik. Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan Glukosa dari Jagung ini adalah sebagai berikut: 1. Unit penyedia uap (steam) 2. Unit penyedia air 3. Unit penyedia bahan kimia 4. Unit penyedia bahan bakar 5. Unit penyedia listrik 6. Unit pengolahan limbah

7.1 Kebutuhan Uap (Steam) Uap digunakan dalam pabrik sebagai media pemanas alat-alat perpindahan panas. Kebutuhan uap pada pabrik pembuatan Glukosa dari Jagung dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel 7.1 Kebutuhan uap sebagai media pemanas Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Nama Alat

Jumlah Uap(kg/jam)

Reaktor

5.562,4629

Tangki Perebusan

61,8655

Heater-01

116,7504

Evaporator 1

476,0183

Evaporator 2

58,9821

Rotary Dryer

27652,2128

Total

33928,2920

Tambahan untuk faktor keamanan diperkirakan diambil sebesar 30 %. Jadi total steam yang dibutuhkan

= 1,3 × 33928,2920 kg/jam = 44106,7796 kg/jam.

Diperkirakan 80 % kondensat dapat digunakan kembali, sehingga Kondensat yang digunakan kembali = 80 % × 44106,7796 kg/jam = 35285,4237 kg/jam Kebutuhan air tambahan untuk ketel = 20 % × 44106,7796 kg/jam = 8821,3559 kg/jam.

7.2 Kebutuhan Air Dalam proses produksi, air memegang peranan penting, baik untuk kebutuhan proses maupun kebutuhan domestik. Kebutuhan air pada pabrik pembuatan Glukosa dari Jagung adalah sebagai berikut: 

Air untuk umpan ketel uap = 8.821,3559 kg/jam



Air pendingin Tabel 7.2 Kebutuhan air pendingin pada alat Nama Alat

Jumlah Air (kg/jam)

Cooler 01

3.475,8398

Cooler 02

1.226,4337

Cooler 03

295,3541

Crystallizer Condensor 1

4743,5649 27.652,2128

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Total

37.393,4053

Air pendingin bekas digunakan kembali setelah didinginkan dalam menara pendingin air. Dengan menganggap terjadi kehilangan air selama proses sirkulasi, maka air tambahan yang diperlukan adalah jumlah air yang hilang karena penguapan, drift loss, dan blowdown. (Perry, 1997) Air yang hilang karena penguapan dapat dihitung dengan persamaan: We = 0,00085 Wc (T1 – T2)

(Perry,

1997) Di mana: Wc = jumlah air masuk menara = 37.393,4053 kg/jam T1 = temperatur air masuk = 50°C = 122°F T2 = temperatur air keluar = 25°C = 77 °F Maka, We = 0,00085 × 37.393,4053 × (122-77) = 1430,2978 kg/jam Air yang hilang karena drift loss biasanya 0,1 – 0,2 % dari air pendingin yang masuk ke menara air (Perry, 1997). Ditetapkan drift loss 0,2 %, maka: Wd = 0,002 × 37.393,4053 = 74,7868 kg/jam Air yang hilang karena blowdown bergantung pada jumlah siklus sirkulasi air pendingin, biasanya antara 3 – 5 siklus (Perry, 1997). Ditetapkan 3 siklus, maka: Wb =

1430,2978 We = = 715,1489 kg/jam (Perry, 1997) S −1 3 −1

Sehingga air tambahan yang diperlukan

= We + Wd + Wb = 1430,2978 + 74,7868 + 715,1489 = 2220,2334 kg/jam



Air proses Kebutuhan air proses pada alat = 757,5756 kg/jam



Air untuk berbagai kebutuhan Tabel 7.3 Pemakaian air untuk berbagai kebutuhan

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jenis Pemakaian

Jumlah Air (kg/jam)

Domestik dan kantor

560

Laboratorium

50

Kantin dan tempat ibadah Poliklinik

100 35

Total

745

Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan awal adalah: = 2220,2334 + 37.393,4053 + 757,5756 + 745 + 8.821,3559 = 56.637,5702 kg/jam

Sumber air untuk pabrik pembuatan Glukosa dari Jagung ini berasal dari Sungai Deli, daerah Labuhan, Sumatera Utara. Debit air sungai 12 m3/detik (Bapedal Sumut, 22 September 2006). Kualitas air Sungai Deli dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

Tabel 7.4 Kualitas air Sungai Deli Parameter

Satuan

Hasil Pengukuran

m3/detik

12

Total Amonia (NH3-N)

mg/L

0,0005

Besi (Fe)

mg/L

0,42

Cadmium (Cd)

mg/L

0,023

Clorida (Cl)

mg/L

60

Mangan (Mn)

mg/L

0,028

Calcium (Ca)

mg/L

45

Magnesium (Mg)

mg/L

28

Oksigen terlarut (O2)

mg/L

5,66

Seng (Zn)

mg/L

>0,0004

Sulfat (SO4)

mg/L

42

Tembaga (Cu)

mg/L

0,01

Timbal (Pb)

mg/L

0,0648

Hardness (CaCO3)

mg/L

95

Debit

Lokasi Sampling: Sungai Deli Sumber: Laporan Baku Mutu Air, Bapedal SUMUT, 22 September 2006 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tabel 7.5 Data baku mutu limbah cair Golongan Baku Mutu Limbah Cair No

Parameter

Satuan

I

II

III

IV

6–9

6–9

6–9

6–9

1

pH

2

Amoniak bebas (NH3-N)

mg/ltr

0,5

1

5

20

3

Nitrat (NO3-N)

mg/ltr

10

20

30

50

4

Nitrit (NO2-N)

mg/ltr

0,06

1

3

5

5

BOD5

mg/ltr

30

50

150

300

6

COD

mg/ltr

80

100

300

600

7

Detergen anionik

mg/ltr

0,5

1

10

15

8

Phenol

mg/ltr

0,01

0,05

1

2

9

Minyak dan lemak

mg/ltr

1

5

15

20

Sumber : Keputusan Gubernur Jawa Timur No.45 Thn 2002 Untuk menjamin kelangsungan penyediaan air, maka di lokasi pengambilan air dibangun fasilitas penampungan air (water intake) yang juga merupakan tempat pengolahan awal air sungai. Pengolahan ini meliputi penyaringan sampah dan kotoran yang terbawa bersama air. Selanjutnya air dipompakan ke lokasi pabrik untuk diolah dan digunakan sesuai dengan keperluannya. Pengolahan air di pabrik terdiri dari beberapa tahap, yaitu: 1. Screening 2. Klarifikasi 3. Filtrasi 4. Demineralisasi 5. Deaerasi

7.2.1 Screening Pengendapan merupakan tahap awal dari pengolahan air. Pada screening, partikelpartikel padat yang besar akan tersaring tanpa bantuan bahan kimia. Sedangkan partikel-partikel yang lebih kecil akan terikut bersama air menuju unit pengolahan selanjutnya.

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

7.2.2 Klarifikasi Klarifikasi merupakan proses penghilangan kekeruhan di dalam air. Air dari screening dialirkan ke dalam clarifier setelah diinjeksikan larutan alum Al2(SO4)3 dan larutan soda abu Na2CO3. Larutan Al2(SO4)3 berfungsi sebagai koagulan utama dan larutan Na2CO3 sebagai koagulan tambahan yang berfungsi sebagai bahan pembantu untuk mempercepat pengendapan dengan penyesuaian pH (basa) dan bereaksi substitusi dengan ion-ion logam membentuk senyawaan karbonat yang kurang/tidak larut. Setelah pencampuran yang disertai pengadukan maka akan terbentuk flokflok yang akan mengendap ke dasar clarifier karena gaya gravitasi, sedangkan air jernih akan keluar melimpah (overflow) yang selanjutnya akan masuk ke penyaring pasir (sand filter) untuk penyaringan. Pemakaian larutan alum umumnya hingga 50 ppm terhadap jumlah air yang akan diolah, sedangkan perbandingan pemakaian alum dan soda abu = 1 : 0,54 (Baumann, 1971). Total kebutuhan air

= 56.637,5702 kg/jam

Pemakaian larutan alum

= 50 ppm

Pemakaian larutan soda abu

= 0,54 × 50 = 27 ppm

Massa alum yang dibutuhkan

= 50×10-6× 56.637,5702 kg/jam = 2,8318

kg/jam Massa soda abu yang dibutuhkan

= 27×10-6× 56.637,5702 kg/jam = 1,5292

kg/jam

7.2.3 Filtrasi Filtrasi dalam pemurnian air merupakan operasi yang sangat umum dengan tujuan menyingkirkan Suspended Solid (SS), termasuk partikulat BOD dalam air (Metcalf, 1984). Material yang digunakan dalam medium filtrasi dapat bermacam-macam : pasir, antrasit (crushed anthracite coal), karbon aktif granular (Granular Carbon Active atau GAC), karbon aktif serbuk (Powdered Carbon Active atau PAC) dan batu garnet. Penggunaan yang paling umum dipakai di Afrika dan Asia adalah pasir dan Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

gravel

sebagai

bahan

filter

utama,

menimbang

tipe

lain

cukup

mahal

(Kawamura,1991). Unit filtrasi dalam pabrik pembuatan Glukosa dari Jagung menggunakan media filtrasi granular (Granular Medium Filtration) sebagai berikut : 1. Lapisan atas terdiri dari pasir hijau (green sand). Lapisan ini bertujuan memisahkan flok dan koagulan yang masih terikut bersama air. Lapisan yang digunakan setinggi 24 in (60,96 cm). 2. Untuk menghasilkan penyaringan yang efektif, perlu digunakan medium berpori misalnya atrasit atau marmer. Untuk beberapa pengolahan dua tahap atau tiga tahap pada pengolahan effluent pabrik, perlu menggunakan bahan dengan luar permukaan pori yang besar dan daya adsorpsi yang lebih besar, seperti Biolite, pozzuolana ataupun Granular Active Carbon/GAC) (Degremont, 1991). Pada pabrik ini, digunakan anterasit setinggi 12,5 in (31,75 cm). 3. Lapisan bawah menggunakan batu kerikil/gravel setinggi 7 in (17,78 cm) (Metcalf & Eddy, 1991). Bagian bawah alat penyaring dilengkapi dengan strainer sebagai penahan. Selama pemakaian, daya saring sand filter akan menurun. Untuk itu diperlukan regenerasi secara berkala dengan cara pencucian balik (back washing). Dari sand filter, air dipompakan ke menara air sebelum didistribusikan untuk berbagai kebutuhan. Untuk air domestik, laboratorium, kantin, dan tempat ibadah, serta poliklinik, dilakukan proses klorinasi, yaitu mereaksikan air dengan klor untuk membunuh kuman-kuman di dalam air. Klor yang digunakan biasanya berupa kaporit, Ca(ClO)2. Perhitungan kebutuhan kaporit, Ca(ClO)2 : Total kebutuhan air yang memerlukan proses klorinasi = 745 kg/jam Kaporit yang digunakan direncanakan mengandung klorin 70 % Kebutuhan klorin

= 2 ppm dari berat air

Total kebutuhan kaporit

= (2.10-6 x 745)/0,7 = 0,0021 kg/jam

7.2.4 Demineralisasi

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Air untuk umpan ketel harus semurni mungkin dan bebas dari garam-garam terlarut. Untuk itu perlu dilakukan proses demineralisasi, yaitu proses penghilangan ion-ion terlarut dari dalam air. Alat demineralisasi dibagi atas: 1. Penukar Kation (Cation Exchanger) Penukar kation berfungsi untuk mengikat logam-logam alkali dan mengurangi kesadahan air yang digunakan. Proses yang terjadi adalah pertukaran antara kation Ca, Mg dan kation lain yang larut dalam air dengan kation dari resin. Resin yang digunakan bermerek Daulite C-20. Reaksi yang terjadi: 2H+R + Ca2+ → Ca2+R + 2H+ 2H+R + Mg2+ → Mg2+R + 2H+ Untuk regenerasi dipakai H2SO4 berlebih dengan reaksi: Ca2+R + H2SO4 → CaSO4 + 2H+R Mg2+R + H2SO4 → MgSO4 + 2H+R Perhitungan Kation Air sungai Deli mengandung kation Fe2+,Cd+2,Mn2+,Ca2+,Mg2+,Zn+2,Cu2+dan Pb+2 masing-masing 0,42 mg/l; 0,023 mg/l; 0,028 mg/l; 45 mg/l; 28 mg/l; 0,0004 mg/l; 0,01 dan 0,648 mg/l (Bapedal SUMUT, 2006). Total konsentrasi kation = 0,42 + 0,023 + 0,028 + 45 + 28 + 0,0004 + 0,01 + 0,648 = 74,1294

mg 1 g ltr × × 0,2642 ltr 1000 mg gal

= 0,01958 gr/gal = 0,0196 gr/gal

Air yang diolah adalah air umpan ketel uap. Jumlah air yang diolah =

8.821,3559 kg/jam x 264,17 gal/m3 3 996,24 kg/m

= 23.552,4950 gal/jam Kesadahan air = 0,0196 gr/gal x 23.552,4950 gal/jam x 24 jam/hari = 11079,0936 gr/hari = 11,0791 kg/hari

Ukuran Cation Exchanger Jumlah air yang diolah = 23.552,4950 gal/jam Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Total kesadahan air

= 11,0791 kg/hari

Dari Tabel 12.4 , Nalco, 1979, diperoleh: - Diameter penukar kation

= 2 ft

- Luas penampang penukar kation

= 3,14 ft2

- Jumlah penukar kation

= 1 unit paralel (satu unit operasi)

Volume resin yang diperlukan: Dari Tabel 12.2, Nalco, 1979, diperoleh : - Kapasitas resin

= 20 kg/ft3

- Kebutuhan regenerant

= 6 lb H2SO4 /ft3 resin

Kebutuhan resin =

Tinggi resin =

11,0791 kg/hari = 0,5539 ft3/hari 3 20 kg/ft

0,5539 = 0,1764 ft < tinggi minimum resin = 2,5 ft 3,14

(Nalco,1979)

Direncanakan tinggi resin = 2,5 ft Volume resin

= 2,5 ft × 3,14 ft2 = 7,85 ft3

Waktu regenerasi =

7,85 ft 3 × 20 kg/ft 3 = 14 hari = 336 jam 11,0791 kg/hari

Kebutuhan regenerant =

11,0791kg / hari x 6lb H 2 SO4 = 3,3237 lb/hari = 1,5076 20kg / ft 3

kg/hari

2. Penukar Anion (Anion Exchanger) Penukar anion berfungsi untuk menukar anion yang terdapat dalam air dengan ion hidroksida dari resin. Resin yang digunakan bermerek IRA-410. Resin ini merupakan kopolimer stirena DVB (Lorch,1981). Reaksi yang terjadi: 2ROH + SO42- → R2SO4 + 2OHROH + Cl-

→ RCl

+ OH-

Untuk regenerasi dipakai larutan NaOH dengan reaksi: R2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2ROH RCl

+ NaOH → NaCl

+ ROH

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Perhitungan Kesadahan Anion Air Sungai Deli mengandung Anion Cl-, SO42-, CO32- masing-masing 60 mg/l; 42 mg/l dan 95 mg/l (Bapedal SUMUT, 2006). Total konsentrasi anion = 60 + 42 + 95 = 197

mg 1 g ltr × × 0,2642 ltr 1000 mg gal

= 0,05204 gr/gal = 0,0520 gr/gal Jumlah air yang diolah =

23.552,4950 kg/jam x 264,17 gal/m3 996,24 kg/m 3

= 4.245,3451 gal/jam = 0,0520 gr/gal × 4.245,3451gal/jam × 24 jam/hari

Kesadahan air

= 5.298,1907 gr/hari = 5,2982 kg/hari

Perhitungan Ukuran Anion Exchanger : Jumlah air yang diolah = 462,8880 gal/jam Dari Tabel 12.3 , Nalco, 1988, diperoleh: - Diameter penukar anion

= 2 ft

- Luas penampang penukar anion

= 3,14 ft2

- Jumlah penukar anion

= 1 unit

Volume resin yang diperlukan Dari Tabel 12.7, Nalco, 1988, diperoleh : - Kapasitas resin

= 12 kg/ft3

- Kebutuhan regenerant

= 5 lb NaOH/ft3 resin

Jadi, Kebutuhan resin =

Tinggi resin =

5,2982 kg/hari = 0,4415 ft3/hari 3 12 kg/ft

0,4415 = 0,1406 ft 3,14

Sehingga volume resin yang dibutuhkan = 0,1406 ft x 3,14 ft2 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 0,4415 ft3 Waktu regenerasi =

0,4415 ft 3 x 12 kg/ft 3 = 1 hari = 24 jam 5,2982 kg/hari

Kebutuhan regenerant NaOH = 0,5781 kg/hari x

5 lb/ft 3 12 kg/ft 3

= 2,2076 lb/hari = 1,001 kg/hari

7.2.5 Deaerator Deaerator berfungsi untuk memanaskan air sebelum dikirim sebagai air umpan ketel. Pada deaerator ini, air dipanaskan hingga 90°C supaya gas-gas yang terlarut dalam air, seperti O2 dan CO2 dapat dihilangkan, sebab gas-gas tersebut dapat menyebabkan korosi selain itu deaerator juga berfungsi sebagai preheater, mencegah perbedaan suhu yang mencolok antara air make-up segar dengan suhu air dalam boiler. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan pemanas listrik.

7.3 Kebutuhan Bahan Kimia Kebutuhan bahan kimia untuk pengolahan air pada pabrik pembuatan glukosa adalah sebagai berikut: 1. Al2 (SO4)3

= 2,8318 kg/jam

2. Na2CO3

= 1,5292 kg/jam

3. Kaporit

= 0,0021 kg/jam

4. H2SO4

= 1,5076 kg/hari

5. NaOH

= 1,001 kg/hari

7.4 Kebutuhan Listrik Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut: 1. Unit Proses

= 30,3345 hp

2. Unit Utilitas

= 605 hp

3. Ruang kontrol dan laboratorium = 30 hp

4. Penerangan dan kantor

= 30 hp

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

5. Bengkel

= 40 hp

Total kebutuhan listrik = 30,3345 + 605 + 30 + 30 + 40 = 735,3345 hp × 0,7457 kW/hp = 548,3389 kW Efisiensi generator 80 %, maka Daya output generator = 548,3389/0,8 = 685,4237 kW Dipakai 2 unit diesel generator AC 1000 kW, 220-260 Volt, 50 Hz (1 unit cadangan)

7.5 Kebutuhan Bahan Bakar Bahan bakar yang digunakan untuk ketel uap pipa api dan pembangkit tenaga listrik (generator) adalah minyak solar karena minyak solar memiliki nilai bakar yang tinggi. Kebutuhan bahan bakar adalah: Untuk bahan bakar Generator Nilai bakar solar =

19.860

Btu/lb

(Perry,1955) Densitas solar

= 0,89 kg/liter

(Perry,1955) Daya generator

= 685,4237 kW = 685,4237 kW × (0,9478 Btu/det)/kW x 3600 detik/jam = 2.338.720,4305 Btu/jam

Jumlah solar

=

2.338.720,4305 Btu/jam × 0,45359 kg / lb 19.860 Btu/lb

= 53,4149 kg/jam Kebutuhan solar =

53,4149 kg/jam 0,89 Btu/lb

= 60,0168 kg/jam

Untuk bahan bakar ketel uap pipa api Massa umpan masuk = Massa kondensat + Massa air tambahan = 443,3797 kg/jam+103,1871 kg/jam. Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 546,5668 kg/jam Kondisi uap yang dihasilkan boiler: 150 oC, 1 atm (superheated steam) Hv(150oC; 1 atm) = 2776 kJ/kg Kondisi kondensat dalam tangki kondensat: 100oC, 1 atm (saturated liquid) Hl(150oC; 1 atm) = 419,1 kJ/kg Kondisi air tambahan dari deaerator: 90oC; 1 atm H(90oC;1 atm) = 376,9 + 0,001036×(101,3-7,11) = 376,932 kJ/kg Neraca panas boiler: dQ = Qout - Qin dt

= 8.728,2354 × 2776 – (6982,5883×419,1 + 1745,6471×376,932) = 20.645.188,3657 kJ/jam = 19.567.786,0650 Btu/jam Efisiensi panas ketel uap, = 75 % (heat lose 25% panas pembakaran bahan bakar) Total kebutuhan panas =

19.567.786,0650 0,75

= 26.090.381,4200 Btu/jam Kebutuhan bahan bakar =

26.090.381,4200 Btu/jam 19860 Btu/lb

= 1313,7151 lb/jam = 595,8880 kg/jam =

595,8880 kg/jam 0,89 kg/ltr

= 669,5371 ltr/jam Total kebutuhan solar = 669,5371 liter/jam + 60,0168 liter/jam = 729,5539 ltr/jam 7.6 Unit Pengolahan Limbah Limbah dari suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau atmosfer, karena limbah tersebut mengandung bermacam-macam zat yang dapat membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah. Sumber-sumber limbah cair pabrik pembuatan Glukosa ini meliputi: 1. Limbah proses Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Limbah ini disebabkan oleh zat-zat yang terbuang dan tidak diinginkan pada produk yang akan dihasilkan, sehingga perlu dibuang. Adapun limbah yang dihasilkan pada unit proses adalah : berupa karbon aktif dan Hidroxy meti furfural (HMF) 2. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik. Limbah ini diperkirakan mengandung kerak dan kotoran-kotoran yang melekat pada peralatan pabrik. 3. Limbah domestik Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar mandi di lokasi pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah padat dan limbah cair. 4. Limbah laboratorium Limbah yang berasal dari laboratorium ini mengandung bahan-bahan kimia yang digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang dipergunakan dan mutu produk yang dihasilkan, serta yang dipergunakan untuk penelitian dan pengembangan proses. Dan limbah dari laboratorium ini akan ditampung sementara, kemudian diserahkan pada pihak ketiga yang mendapat rekomendasi dari KLH

Perhitungan untuk Sistem Pengolahan Limbah Diperkirakan jumlah air buangan pabrik : 1. Limbah proses a. Jumlah volume limbah - Massa total = 233,5008 kg/jam Konsentrasi limbah adalah C molase dan k..aktif

= 0,0306 kg/m3 = 30,6 mg/L

2. Limbah cair hasil pencucian peralatan pabrik a. Jumlah volume limbah Konsentarsi limbah hasil pencucian diasumsikan 1% dari total limbah proses Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 0,01 x total limbah proses = 0,01 x 30,6mg/L = 0,3060 mg/L

3. Limbah domestik dan kantor a. Jumlah volume limbah Kebutuhan air domestik untuk tiap orang/shift adalah 40 – 100 ltr/hari (Met Calf.et.all, 1984) Diambil 100 L/hari x

1hari = 4,16 ≈ 4 L/jam 24 jam

ρair = 1000 kg/m3 = 1 kg/L Jumlah karyawan = 150 orang Maka laju volumetrik total air domestik dan kantor = 4 L/jam x 150 = 600 L/jam : 1000 L/m3 = 0,600 m3/jam

b. Konsentrasi limbah C0

= 0,600 m3 x 1000 mg/L = 600 mg/L

Sehingga debit total limbah yang berasal dari seluruh kegiatan pada pabrik Glukosa adalah : = (limbah proses + limbah hasil pencucian peralatan + limbah domestik dan kantor) = (30,6 + 0,3060 + 0,600)mg/L = 31,506 mg/L

Dengan konsentrasi total limbah adalah : = (limbah proses + limbah hasil pencucian peralatan + limbah domestik dan kantor + limbah laboratorium) = (30,6 + 0,3060 + 600)mg/L = 630,9060 mg/L

Dari konsentrasi limbah yang diperoleh lebih kecil dari 5.000 mg/L maka pengolahan limbah cair pabrik ini dilakukan secara aerobik menggunakan activated Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

sludge (sistem lumpur aktif), mengingat cara ini dapat menghasilkan effluent dengan BOD yang lebih rendah (20 – 30 mg/l) (Perry, 1999). Adapun proses pengolahan limbah pada pabrik Glukosa meliputi : bak penampungan, bak ekualisasi, bak netralisasi, dan pengolahan limbah dengan menggunakan activated sludge. Pada proses awal, limbah di masukkan ke dalam bak penampungan. Kemudian limbah dialirkan menuju bak ekualisasi yang bertujuan untuk mengatur laju alir keluaran limbah sekaligus mengendapkan karena terjadi fisika (adanya gaya gravitasi). Setelah terjadi pengendapan kemudian limbah dinetralkan pada bak netralisasi. Pada bak netralisasi, limbah pabrik yang memiliki pH 5 kemudian dinetralkan dengan menggunakan soda abu hingga pH mencapai 6. setelah netral, limbah kemudian diolah pada tahap lanjut, yaitu dengan menggunakan sistem activated sludge .

Q

Bak Penampung

Q

Bak Pengendapan

Q

Q

Bak Netralisasi

Q + Qr

Tangki aerasi

lumpur

X

Tangki sedimentasi

Qr Xr

Qe Xe

Qw Qw' Xr

Gambar 7.1 Skema Pengolahan Limbah Dengan Proses Activared Sludge

1.

Bak Penampungan Fungsi : tempat menampung air buangan sementara Laju volumetrik air buangan

= 0,8374 m3/jam

Waktu penampungan air buangan

= 7 hari

Volume air buangan

= 0,8374 x 7 x 24 = 140,6851 m3

Bak terisi 90 % maka volume bak

=

140,6851 = 156,3167 m3 0,9

Jika digunakan 1 bak penampungan maka : Volume 1 bak = 1 . 156,3167 m3 = 156,3167 m3 Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak (p)

= 1,5 x lebar bak (l)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

- tinggi bak (t)

= lebar bak (l)

Maka : Volume bak = p x l x t 156,3167 m3

= 1,5 l x l x l l = 4,7058 m

2.

Jadi, panjang bak

= 1,5 x 4,7058 = 7,0587 m

Lebar bak

= 4,7058 m

Tinggi bak

= 4,7058 m

Panjang bak

= 7,0587 m

Luas bak

= 33,2168 m2

Bak Ekualisasi Fungsi : mengendapkan padatan dan mengatur laju alir Laju volumetrik air buangan = 0,8374 m3/jam = 20,0976 m3/hari Waktu tinggal air = 2 jam = 0,083 hari Volume bak (V)

(Perry, 1997)

= 20,0976 m3/hari x 0,083 hari = 1,6681 m3

Bak terisi 90 % maka volume bak =

1,6681 0,9

= 1,8534 m3

Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak (p)

= 2 x lebar bak (l)

- tinggi bak (t)

= lebar bak (l)

Maka:

Jadi,

Volume bak

= pxlxt

1,8534 m3

= 2l x l x l

l

= 0,6142 m

panjang bak

= 2 x 0,6142 = 1,2283 m

Lebar bak

=

0,6142 m

Tinggi bak

=

0,6142 m

Luas bak

= 0,7445 m2

3. Bak Netralisasi Fungsi : tempat menetralkan pH limbah Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Laju volumetrik air buangan = 0,8374 m3/jam Direncanakan waktu penampungan air buangan selama 1 hari. Volume air buangan = 0,8374 m3/jam x 1 hari x 24 jam/1 hari = 20,0976 m3 Direncanakan menggunakan 1 buah bak penetralan. Bak yang digunakan direncanakan terisi 90% bagian. Volume bak =

20,0976 = 22,3306 m3 0,9

Direncanakan ukuran bak sebagai berikut: - panjang bak, p

= 2 × lebar bak, l

- tinggi bak, t

= 1,5 x lebar bak (l)

maka; Volume bak

= p×l×t

22,3306 m3

= 2l × l × 1,5l l = 1,9525 m

Jadi, panjang bak

= 3,9050 m

Lebar bak

= 1,9525 m

Tinggi bak

= 2,9287 m

Luas bak

= 7,6245 m2

Air buangan pabrik yang mengandung bahan organik mempunyai pH = 6 (Hammer 1998). Limbah pabrik yang terdiri dari bahan-bahan organik harus dinetralkan sampai pH = 6 (Kep.42/MENLH/10/1998) . Untuk menetralkan limbah digunakan soda abu (Na2CO3). Kebutuhan Na2CO3 untuk menetralkan pH air limbah adalah 0,15 gr Na2CO3/ 30 ml air limbah (Lab. Analisa FMIPA USU,1999). Jumlah air buangan = 22,3306 x 103 L/hari Kebutuhan Na2CO3 = 0,116 kg/jam

4. Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur Aktif) Proses lumpur aktif merupakan proses aerobis di mana flok biologis (lumpur yang mengandung biologis) tersuspensi di dalam campuran lumpur yang mengandung O2. Biasanya mikroorganisme yang digunakan merupakan kultur campuran. Flok biologis ini sendiri merupakan makanan bagi mikroorganisme ini sehingga akan diresirkulasi kembali ke tangki aerasi. Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kebutuhan oksigen untuk oksidasi lengkap masing-masing komponen unsur dalam senyawa organik dalam limbah adalah sebagai berikut: Untuk proses aerobik fraksi material organik yang berubah menjadi biomass sekitar 0,4 sampai 0,8 (Metcalf et all, 1991). Dalam pengolahan limbah ini diasumsikan fraksi massa organik terkonversi menjadi biomassa 0,8 dan sisanya (0,2) terkonversi untuk menutupi kebutuhan energi dan senyawa sederhana buangan mikroba. Data: Laju volumetrik, Q = Q1 + Q2 + Q3 = 0,8374 m3/jam = 5309,5121 gal/hari BOD awal untuk padatan terlarut dihitung sebagai berikut: BOD limbah dari pembuatan gula sebesar = 630,9060 mg/L Efisiensi (E) = 95 %

(Metcalf & Eddy, 1991)

Koefisien cell yield (Y) = 0,8 mg VSS/mg BOD5 -1

Koefisien endogenous decay (Kd) = 0,025 hari

(Metcalf & Eddy, 1991) (Metcalf & Eddy, 1991)

Mixed Liquor Volatile Suspended Solid (X) = 326 mg/l Direncanakan: Waktu tinggal sel (θc) = 10 hari 1. Penentuan BOD Effluent (S)

E=

So − S x100 So

(Metcalf & Eddy, 1991)

95 = 630,9060 – S x 100 630,9060 S =31,5453 mg/l

2. Penentuan Volume aerator (Vr) Vr = Vr

θ c .Q.Y(So − S) X(1 + k d .θ c )

=

(Metcalf & Eddy, 1991)

(10 hari)(5309,5121 gal/hari)(0,8)(630,9060 - 31,5353)mg/l (326 mg/l)(1 + 0,025 x 10)

= 6247,4854 gal = 23,6647 m3

3. Penentuan Ukuran Kolam Aerasi Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Direncanakan Panjang bak

= 2 x tinggi bak

Lebar bak

= 2 x tinggi bak

Selanjutnya : V= pxlxt V = 2t x 2t x t 23,6647 m3 = 4 t3 t = 1,8086 m

Jadi, ukuran aeratornya sebagai berikut: Panjang

= 3,6172 m

Lebar

= 3,6172 m

Faktor kelonggaran = 0,5 m di atas permukaan air Tinggi

(Metcalf & Eddy, 1991)

= (3,6172 + 0,5 ) m = 4,1172 m

4. Penentuan Jumlah Flok yang Diresirkulasi (Qr) Na2CO3 Screening Q

Bak Penampung

Q

Bak Pengendapan

Q

Bak Netralisasi

Q

lumpur

Q + Qr

Tangki aerasi

X

Qr Xr

Qe Xe Tangki sedimentasi

Qw Qw' Xr

Asumsi: Qe = Q = 5309,5121 gal/hari Xe = 0,001 X = 0,001 x 353 mg/l = 0,3530 mg/l Xr = 0,999 X = 0,999 x 353 mg/l = 352,6470 mg/l Px = Qw x Xr

(Metcalf & Eddy, 1991)

Px = Yobs .Q.(So – S)

(Metcalf & Eddy, 1991)

Y 1 + k dθc

(Metcalf & Eddy, 1991)

Yobs =

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Yobs = Px

0,8 = 0,64 1 + (0,025).(10)

= (0,64).( 5309,5121 gal/hari).(630,9060 -31,5453)mg/l = 2.036.680,2490 gal.mg/L.hari

Neraca massa pada tangki sedimentasi : Akumulasi = jumlah massa masuk – jumlah massa keluar 0 = (Q + Qr)X – Qe Xe – Qw Xr 0 = QX + QrX – Q(0,001X) - Px

QX(0,001 − 1) + Px X (5309,5121)(353)(0,001 − 1) + 2.036.680,2490 = 353

Qr =

= 465,4298 gal/hari = 1,7629 m3/hari

5. Penentuan Daya yang Dibutuhkan Type aerator yang digunakan adalah surface aerator. Kedalaman air = 4,1172 m, dari Tabel 10-11, Metcalf & Eddy, 1991 diperoleh daya aeratornya 10 hp.

5. Tangki Sedimentasi Fungsi : mengendapkan padatan dari unit ponds Laju volumetrik air buangan = Q1 + Q2 + Q3 = 10620,7871 gal/hari = 40,2303 m3/hari Diperkirakan kecepatan overflow maksimum = 45 m3/m2 hari Waktu tinggal air = 2 jam = 0,0833 hari Volume tangki, V = 40,2303 m3/hari x 0,08333 hari = 3,3524 m3 Luas tangki, A

= (40,2303 m3/hari) / (45 m3/m2 hari) = 0,8940 m2

D = (4A/π)0,5 = (4 x 0,8940/3,14)0,5 = 1,0671 m Kedalaman tangki, H = V/A = 3,3524 / 0,8940 = 3,7498 m

7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

7.7.1 Screening (SC) Fungsi

: Menyaring partikel-partikel padat yang besar

Jenis

: bar screen

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi

: stainless steel

Panjang screening : 2 m Lebar screening

: 2m

Lebar bar

: 5 mm

Tebal bar

: 20 mm

Spasi antar bar

: 20 mm

Kemiringan

: 30°

Jumlah bar

: 50 buah

7.7.2 PompaUtilitas (PU-01) Fungsi

: Memompa air sungai ke bak pengendapan

Jenis

: Sentrifugal aliran radial

Material

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0120 m3/s

Pipa

: Nominal size 5 in Schedule number 80

Daya motor

: 3,0462 hp

7.7.3 Bak Sedimentasi (BS) Fungsi

: untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air

Jumlah

: 1 unit

Jenis

: beton kedap air

Bentuk

: persegi panjang

Panjang bak

: 7,2600 m

Lebar bak

: 3,630 m

Tinggi bak

: 3,630 m

7.7.4 Pompa Utilitas (PU-02) Fungsi

: memompa air dari bak pengendapan ke Clarifier

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jenis

: pompa sentrifugal

Material

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0120 m3/s

Pipa

: Nominal size 5 in Schedule number 80

Daya motor

: 3,0439 hp

7.7.5 Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01) Fungsi

: Membuat dan menyimpan larutan alum

Bentuk

: Silinder Vertikal dengan tutup atas dan bawah datar

Bahan

: Carbon Steel SA–283 grade C

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 4,5283 m3

Diameter

: 1,2435 m

Tinggi

: 1,8653 m

Tebal plat

: 0,1700 in

Jenis pengaduk

: six blade flat turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

Diameter turbin

: 0,1801 m

Daya motor

: 0,1761 hp

7.7.6 Pompa Utilitas (PU-03) Fungsi

: Menginjeksi larutan alum dari tangki pelarutan alum ke clarifier

Jenis

: pompa injeksi

Material

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 4 . 10-7 m3/s

Pipa

: Nominal size 1/8 in Schedule number 80

Daya motor

: 21,7959.10-2 hp

7.7.7 Tangki Pelarutan Soda Abu [Na2CO3] (TP-02) Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Fungsi

: Membuat dan menyimpan larutan soda abu

Bentuk

: Silinder Vertikal dengan tutup atas dan bawah datar

Bahan

: Carbon Steel SA–283 grade C

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 2,5117 m3

Diameter

: 1,0217 m

Tinggi

: 1,5326 m

Tebal plat

: 0,1607 in

Jenis pengaduk

: six blade flat turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

Daya motor

: 0,0642 hp

7.7.8 Pompa Utilitas (PU-04) Fungsi

: Menginjeksi larutan soda abu dari tangki pelarutan soda abu ke clarifier

Jenis

: Pompa injeksi

Material

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 2,422.10-7 m3/s

Pipa

: Nominal size ⅛ in Schedule number 80

Daya motor

: 8,5683.10-5 hp

7.7.9 Clarifier (CL) Fungsi

: Mengendapkan flok yang terbentuk

Tipe

: External Solid Recirculation Clarifier

Bentuk

: Circular desain

Jumlah

: 1 unit

Material

: Carbon steel SA-283, Grade C

Kapasitas

: 43,0491 m3

Diameter shell

: 4,2725 m

Tinggi shell

: 6,4132 m

Tebal plat

: 0,2906 in

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Daya motor

: 0,1471 Hp

7.7.10 Pompa Utilitas (PU-05) Fungsi

: Memompa air dari clarifier ke unit filtrasi

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0120 m3/s

Pipa

: Nominal size 5 in Schedule number 80

Daya motor

: 3,0445 hp

7.7.11 Tangki Filtrasi (TF) Fungsi

: Menyaring sisa kotoran yang masih ada dalam TU-01

Bentuk

: Silinder Vertikal dengan tutup atas dan bawah ellipsoid

Bahan

: Carbon steel SA-283 grade C

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 15,0667 m3

Tinggi media saring : 1,7950 m Diameter shell

: 2,3934 m

Tinggi shell

: 17,1801 m

Tinggi tutup

: 0,5983 m

Tebal plat

: 0,2342 in

7.7.12 Pompa Utilitas (PU-06) Fungsi

: Memompa air dari tangki filtrasi ke tangki utilitas -01

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0120 m3/s

Pipa

: Nominal size 5 in Schedule number 80

Daya motor

: 1,8748 hp

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

7.7.13 Menara Pendingin Air/Water Cooling Tower (WCT) Fungsi

: Mendinginkan air pendingin bekas dari 50oC ke 25oC

Jenis

: mechanical draft cooling tower

Material

: Carbon Steel SA–53 Grade B

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 156,7314 gal/menit

Suhu air masuk

: 50oC

Suhu air keluar

: 25oC

Luas tower

: 110,6339 ft2

Tinggi tower

: 3,2560 m

Daya

: 3,3190 hp

7.7.14 Pompa Utilitas (PU-07) Fungsi

: Memompa air pendingin dari menara pendingin air ke unit

proses

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 98.10-4 m3/s

Pipa

: Nominal size 5 in Schedule number 80

Daya motor

: 1,5118 hp

7.7.15 Tangki Utilitas (TU-01) Fungsi

: Menampung air untuk didistribusikan

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 grade C

Kondisi penyimpanan

: Temperatur 28°C dan tekanan 1 atm

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 50,4928 m3

Diameter

: 3,5002 m

Tinggi

: 5,2503 m

Tebal dinding

: 0,2745 in

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

7.7.16 Pompa Utilitas (PU-08) Fungsi

: Memompa air dari Tangki Utilias -01 ke cation

exchanger Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 2,9.10-5 m3/s

Pipa

: Nominal size 1,5 in Schedule number 40

Daya motor

: 0,0829 hp

7.7.17 Tangki Pelarutan Asam Sulfat H2SO4 (TP-03) Fungsi

: Membuat dan menyimpan larutan asam sulfat

Bentuk

: Silinder Vertikal dengan tutup atas dan bawah datar

Bahan

: Low Alloy Steel SA-203 grade A

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0195 m3

Diameter

: 0,2652 m

Tinggi

: 0,3537 m

Tebal plat

: 0,1314 in

Jenis pengaduk

: six blade flat turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

Tinggi turbin dari dasar tangki : 0,0884 m Panjang blade pada turbin

: 0,0221 m

Lebar blade pada turbin

: 0,0177 m

Lebar baffle

: 0,0221 m

Putaran turbin

: 1 rps

Daya motor

: 0,0001 hp

7.7.18 Pompa Utilitas (PU-09) Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Fungsi

: Memompa larutan asam sulfat dari tangki pelarutan asam sulfat ke penukar kation (cation exchanger)

Jenis

: Pompa injeksi

Material

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 3.10-10 m3/s

Pipa

: Nominal size 1/8 in Schedule number40

Daya motor

: 3,1105.10-8 hp

7.7.19 Penukar Kation/Cation Exchanger (CE) Fungsi

: Mengurangi kesadahan air

Bentuk

: Silinder Vertikal dengan tutup atas dan bawah elipsoid

Bahan

: Carbon Steel SA-283 grade C

Jumlah

: 1 unit

Resin

: Daulite C-20

Diameter

: 0,9144 m

Tinggi resin

: 0,7620 m

Tinggi tutup

: 0,2286 m

Tinggi shell

: 0,9144 m

Tebal plat

: 0,1545 in

7.7.20 Pompa Utilitas (PU-10) Fungsi

: Memompa air dari cation exchanger ke anion

exchanger Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0005 m3/s

Pipa

: Nominal size 1,25 in Schedule number 80

Daya motor

: 0,01250 hp

7.7.21 Tangki Pelarutan NaOH (TP-04) Fungsi

: Membuat dan menyimpan larutan soda abu

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Bentuk

: Silinder Vertikal dengan tutup atas dan bawah datar

Bahan

: Carbon Steel SA–283 grade C

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,5236 m3

Diameter

: 0,6058 m

Tinggi

: 0,6058 m

Tebal plat

: 0,1446 in

Jenis pengaduk

: six blade flat turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

Tinggi turbin dari dasar tangki : 0,2019 m Panjang blade pada turbin

: 0,0505 m

Lebar blade pada turbin

: 0,0404 m

Lebar baffle

: 0,0505 m

Putaran turbin

: 1 rps

Daya motor

: 0,005383 hp

7.7.22 Pompa Utilitas (PU-11) Fungsi

: Memompa larutan natrium hidroksida dari tangki pelarutan natrium

hidroksida

ke

penukar

anion

(anion

exchanger) Jenis

: Pompa injeksi

Material

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 8,4175.10-8 m3/s

Pipa

: Nominal size ⅛ in Schedule number 40

Daya motor

: 1,2794.10-5hp

7.7.23 Penukar Anion/Anion Exchanger (AE) Fungsi

: Mengurangi kesadahan air

Bentuk

: Silinder Vertikal dengan tutup atas dan bawah elipsoid

Bahan

: Carbon Steel SA-283 grade C

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jumlah

: 1 unit

Diameter

: 0,3048 m

Tinggi resin

: 0,762 m

Tinggi tutup

: 0,0762 m

Tinggi shell

: 0,914 m

Tebal plat

: 0,1342 in

7.7.24 Pompa Utilitas (PU-12) Fungsi

: memompa air dari anion exchanger ke deaerator

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 2.10-5 m3/s

Pipa

: Nominal size 2 in Schedule number 40

Daya motor

: 0,0031 hp

7.7.25 Deaerator (DE) Fungsi

: Menghilangkan gas-gas terlarut dalam air umpan ketel

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup elipsoidal

Bahan

: Carbon Steel SA-283 grade C

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 2,9579 m3

Diameter

: 1,0417 m

Panjang shell

: 3,1251 m

Tinggi tutup

: 0,2604 m

Tebal plat

: 0,1928 in

7.7.26 Pompa Utilitas (PU-13) Fungsi

: memompa air dari deaerator ke ketel uap

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kapasitas

: 2.10-5 m3/s

Pipa

: Nominal size 2 in Schedule number 40

Daya motor

: 0,0031 hp

7.7.27 Ketel Uap (KU) Fungsi

: Menyediakan uap untuk keperluan proses

Jenis

: Ketel pipa api

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 102,3184 kg /jam

Jenis tube

: 1½ in OD 8 BWG

Panjang tube

: 18 ft

Jumlah tube

: 10 tube/unit boiler

7.7.28 Pompa Utilitas (PU-14) Fungsi

: memompa air dari tangki utilitas (TU-1) ke menara pendingin air

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0005 m3/s

Pipa

: Nominal size 4 in Schedule number 40

Daya motor

: 0,0734 hp

7.7.29 Pompa Utilitas (PU-15) Fungsi

: memompa air dari tangki utilitas-01 ke tangki utilitas-

02 Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 3,6.10-9 m3/s

Pipa

: Nominal size ¾ in Schedule number 40

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Daya motor

: 1,9.10-4 hp

7.7.30 Tangki Pelarutan Kaporit (TP-05) Fungsi

: tempat membuat larutan klorin untuk proses klorinasi air domestik

Bentuk

: Silinder Vertikal dengan tutup atas dan bawah datar

Bahan

: Plate steel, SA-167, Tipe 304

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0061 m3

Diameter

: 0,1732 m

Tinggi

: 0,2597 m

Tebal plat

: 0,1303 in

Jenis pengaduk

: six blade flat turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

Tinggi turbin dari dasar tangki : 0,0577 m Panjang blade pada turbin

: 0,0144 m

Lebar blade pada turbin

: 0,0115 m

Lebar baffle

: 0,0144 m

Putaran turbin

: 1 rps

Daya motor

: 1,05. 10-8 Hp

7.7.31 Pompa Utilitas (PU-16) Fungsi

: memompa larutan kaporit dari tangki pelarutan kaporit ke tangki utilitas -02

Jenis

: Pompa injeksi

Material

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 3,6.10-9 ft3/s

Pipa

: Nominal size ⅛ in Schedule number 80

Daya motor

: 1,9 ⋅10-7 Hp

7.7.32 Tangki Utilitas (TU-02) Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Fungsi

: Menampung air dari tangki utilitas 01 untuk keperluan air

domestik

Bentuk

: Silinder Vertikal dengan tutup atas dan bawah datar

Bahan

: Carbon steel SA-5 grade B

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 50,4928 m3

Diameter

: 3,5002 m

Tinggi

: 5,2503 m

Tebal dinding

: 0,2745 in

7.7.33 Pompa Utilitas (PU-17) Fungsi

: memompa air dari tangki utilitas-02 ke kebutuhan domestik

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,00048 m3/s

Pipa

: Nominal size 1,5 in Schedule number 40

Daya motor

: 0,0494 Hp

7.7.34 Pompa Utilitas (PU-18) Fungsi

: memompa air dari tangki utilitas-01 ke kebutuhan air proses

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 98.10-4 m3/s

Pipa

: Nominal size 5 in Schedule number 80

Daya motor

: 1,5118 hp

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

7.7.35 Tangki Bahan Bakar (TB) Fungsi

: menyimpan bahan bakar

Bentuk

: Silinder Vertikal dengan tutup atas dan bawah datar

Bahan

: Carbon steel SA-53 grade B

Kapasitas

: 147,0781 m3

Diameter

: 4,5409 m

Tinggi

: 9,0818 m

Tebal dinding

: 0,3504 in

7.7.36 Pompa Utilitas (PU-19) Fungsi

: memompa solar dari tangki solar ke ketel uap

Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0072 ft3/s

Pipa

: Nominal size 8 in Schedule number 80

Daya motor

: 0,0108 hp

7.7.37 Bak Penampung Fungsi

: untuk menampung limpahan dari clarifier

Jumlah

: 1 unit

Jenis

: beton kedap air

Panjang bak

: 7,2600 m

Lebar bak

: 3,630 m

Tinggi bak

: 3,630 m

7.7.38 Refrigerator Fungsi

: Untuk mendinginkan air pendingin dari menara pendingin menjadi 15 0C

Tipe

: Single state refrigeration cycle

Spesifikasi : -

Kapasitas refrigerasi

= 8.810,4422 Btu/jam

-

Jumlah refrigerasi

= 1 buah

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

-

Coefficient of Performance = 8,2073

-

Laju refrigerant

= 620,9352 kg/jam

7.7.39 Pompa Utilitas (PU–20) Fungsi : untuk mengalirkan air dari unit pendingin untuk kebutuhan air proses Jenis

: Pompa sentrifugal

Material

: commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 0,0467 ft3/s

Pipa

: Nominal size 8 in Schedule number 80

Daya motor

: 0,3342 hp

BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK

Tata letak peralatan dan fasilitas dalam suatu rancangan pabrik merupakan syarat penting untuk memperkirakan biaya secara akurat sebelum mendirikan pabrik yang meliputi disain sarana perpipaan, fasilitas bangunan, jenisa dan jumlah peralatan, dan kelistrikan.

8.1 Lokasi Pabrik Secara geografis, penentuan lokasi pabrik sangat menentukan kemajuan serta kelangsungan dari suatu industri dan pada masa yang akan datang karena berpengaruh terhadap faktor produksi dan distribusi dari pabrik yang didirikan. Pemilihan lokasi pabrik harus tepat berdasarkan perhitungan biaya produksi dan distribusi yang minimal serta pertimbangan sosiologi dan budaya masyarakat di sekitar lokasi pabrik. Berdasarkan faktor-faktor tersebut, maka Pabrik Pembuatan Glukosa ini direncanakan berlokasi di daerah Labuhan yang merupakan hilir Sungai Deli, Sumatera Utara. Dasar pertimbangan dalam pemilihan lokasi pabrik adalah : a. Bahan baku Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Bahan baku direncanakan diperoleh melalui daerah sekitar pabrik dan daerah lain di Sumatera Utara b. Transportasi Lokasi yang dipilih dalam rencana pendirian pabrik ini merupakan kawasan perluasan industri yang telah memiliki sarana pelabuhan dan pengangkutan darat sehingga pembelian bahan baku dan pelemparan produk dapat dilakukan melalui jalan darat maupun laut. c. Pemasaran Kebutuhan glukosa bagi masyarakat sangatlah besar sehingga pemasarannya tidak akan mengalami hambatan. Selain itu daerah ini merupakan daerah industri sehingga produknya dapat dipasarkan kepada pabrik yang membutuhkannya di kawasan industri tersebut atau diekspor ke manca negara. d. Kebutuhan air Air yang dibutuhkan dalam proses diperoleh dari Sungai Deli yang mengalir di sekitar pabrik untuk proses, sarana utilitas dan keperluan domestik. e. Tenaga kerja Sebagai kawasan industri, daerah ini merupakan salah satu tujuan para pencari kerja. Tenaga kerja ini merupakan tenaga kerja yang produktif dari berbagai tingkatan baik yang terdidik maupun yang belum terdidik. f. Biaya untuk lahan pabrik Lahan yang tersedia untuk lokasi pabrik masih cukup luas dan dalam harga yang terjangkau g. Kondisi iklim dan cuaca Seperti daerah lain di Indonesia, maka iklim di sekitar lokasi pabrik relatif stabil. Perbedaan suhu yang terjadi relatif kecil.

8.2 Tata Letak Pabrik Tata letak pabrik adalah suatu perencanaan dan pengintegrasian aliran dari komponen-komponen produksi suatu pabrik, sehingga diperoleh suatu hubungan yang efisien dan efektif antara operator, peralatan dan gerakan material dari bahan baku menjadi produk.

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Disain yang rasional harus memasukkan unsur lahan proses, storage (persediaan), dan lahan alternatif (areal handling) dalam posisi yang efisien dan dengan mempertimbangkan faktor-faktor sebagai berikut : a. Urutan proses produksi b. Pengembangan lokasi baru atau penambahan/perluasa lokasi yang belum dikembangkan pada masa yang akan datang c. Distribusi ekonomis pada pengadaan air, steam proses, tenaga listrik dan bahan baku d. Pemeliharaan dan perbaikan e. Keamanan (safety) terutama dari kemungkinan kebakaran dan keselamatan kerja. f. Bangunan, yang meliputi luas bangunan, kondisi bangunan dan konstruksinya yang memenuhi syarat. g. Fleksibilitas dalam perencanaan tata letak pabrik dengan mempertimbangkan kemungkinan perubahan dari proses/mesin, sehingga perubahan-perubahan yang dilakukan tidak memerlukan biaya yang tinggi. h. Masalah pembuangan limbah cair. i.

Service area, seperti kantin, tempat parkir, ruang ibadah, dan sebagainya diatur sedemikian rupa sehingga tidak terlalu jauh dari tempat kerja. Pengaturan tata letak pabrik yang baik akan memberikan beberapa keuntungan, seperti :

1. Mengurangi jarak transportasi bahan baku dan produksi, sehingga mengurangi material handling. 2. Memberikan ruang gerak yang lebih leluasa sehingga mempermudah perbaikan mesin dan peralatan yang rusak atau di-blowdown. 3. Mengurangi ongkos produksi 4. Meningkatkan keselamatan kerja 5. Mengurangi kerja seminimum mungkin 6. Meningkatkan pengawasan operasi dan proses agar lebih baik.

8.3 Kebutuhan Areal untuk Pendirian Pabrik Luas areal yang diperlukan untuk lokasi pabrik glukosa dirinci pada Tabel 8.1 di bawah ini : Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tabel 8.1 Pembagian areal tanah No

Jenis Areal

Luas

1

Pos keamanan

15

2.

Rumah timbangan

90

3.

Parkir

400

4.

Taman

2000

5.

Areal bahan baku

1000

6.

Ruang Kontrol

7.

Areal proses

5000

8.

Areal produk

700

9.

Perkantoran

500

150

Tabel 8.1 Pembagian Areal Tanah…….. (lanjutan) 10. Laboratorium

200

11.

Poliklinik

100

12.

Kantin

13.

Ruang ibadah

100

14.

Gudang Peralatan

100

15.

Bengkel

70

16.

Unit pemadam kebakaran

40

17.

Gudang Bahan

150

18.

Unit Pengolahan air

800

19.

Pembangkit Uap

200

20.

Pembangkit listrik

200

21.

Pengolahan limbah

800

22.

Areal Perluasan

23.

Jalan

50

1467,4 2000

Total

16241,5

Maka total luas tanah yang dibutuhkan untuk pembangunan pabrik glukosa adalah 16241,5 m2 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN

Masalah organisasi merupakan hal yang penting dalam perusahaan, hal ini menyangkut

efektivitas dalam peningkatan

kemampuan perusahaan dalam

memproduksi dan mendistribusikan produk yang dihasilkan. Dalam upaya peningkatan efektivitas dan kinerja perusahaan maka pengaturan atau manajemen harus menjadi hal yang mutlak. Tanpa manajemen yang efektif dan efisien tidak akan ada usaha yang berhasil cukup lama. Dengan adanya manajemen yang teratur baik dari kinerja sumber daya manusia maupun terhadap fasilitas yang ada secara otomatis organisasi akan berkembang (Madura,2000).

9.1

Organisasi Perusahaan

Perkataan organisasi, berasal dari kata lain “organum” yang dapat berarti alat, anggota badan. James D. Mooney, mengatakan : “Organisasi adalah bentuk setiap perserikatan manusia untuk mencapai suatu tujuan bersama”, sedang Chester I. Barnard memberikan pengertian organisasi sebagai : “Suatu sistem daripada aktivitas kerjasama yang dilakukan dua orang atau lebih” (Siagian,1992). Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dari pendapat ahli yang dikemukakan di atas dapat diambil arti dari kata organisasi, yaitu kelompok orang yang secara sadar bekerjasama untuk mencapai tujuan bersama dengan menekankan wewenang dan tanggung jawab masing-masing. Secara ringkas, ada tiga unsur utama dalam organisasi, yaitu (Sutarto,2002): 1. Adanya sekelompok orang 2. Adanya hubungan dan pembagian tugas 3. Adanya tujuan yang ingin dicapai Menurut pola hubungan kerja, serta lalu lintas wewenang dan tanggung jawab, maka bentuk-bentuk organisasi itu dapat dibedakan atas (Siagian,1992): 1. Bentuk organisasi garis 2. Bentuk organisasi fungsionil 3. Bentuk organisasi garis dan staf 4. Bentuk organisasi fungsionil dan staf 9.1.1 Bentuk Organisasi Garis Ciri dari organisasi garis adalah : organisasi masih kecil, jumlah karyawan sedikit, pimpinan dan semua karyawan saling kenal dan spesialisasi kerja belum begitu tinggi (Siagian,1992). Kebaikan bentuk organisasi garis, yaitu : 

Kesatuan komando terjamin dengan baik, karena pimpinan berada di atas satu tangan.



Proses pengambilan keputusan berjalan dengan cepat karena jumlah orang yang diajak berdiskusi masih sedikit atau tidak ada sama sekali.



Rasa solidaritas di antara para karyawan umumnya tinggi karena saling mengenal. Keburukan bentuk organisasi garis, yaitu :



Seluruh kegiatan dalam organisasi terlalu bergantung kepada satu orang sehingga kalau seseorang itu tidak mampu, seluruh organisasi akan terancam kehancuran.



Kecenderungan pimpinan bertindak secara otoriter.



Karyawan tidak mempunyai kesempatan untuk berkembang.

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsionil Ciri-ciri dari organisasi fungsionil adalah segelintir pimpinan tidak mempunyai bawahan yang jelas, sebab setiap atasan berwenang memberi komando kepada setiap bawahan, sepanjang ada hubungannya dengan fungsi atasan tersebut (Siagian,1992). Kebaikan bentuk organisasi fungsionil, yaitu : 

Pembagian tugas-tugas jelas



Spesialisasi karyawan dapat dikembangkan dan digunakan semaksimal mungkin



Digunakan tenaga-tenaga ahli dalam berbagai bidang sesuai dengan fungsifungsinya Keburukan bentuk organisasi fungsionil, yaitu :



Karena adanya spesialisasi, sukar mengadakan penukaran atau pengalihan tanggung jawab kepada fungsinya.



Para karyawan mementingkan bidang pekerjaannya, sehingga sukar dilaksanakan koordinasi.

9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf Kebaikan bentuk organisasi garis dan staf adalah : 

Dapat digunakan oleh setiap organisasi yang besar, apapun tujuannya, betapa pun luas tugasnya dan betapa pun kompleks susunan organisasinya.



Pengambilan keputusan yang sehat lebih mudah diambil, karena adanya staf ahli. Keburukan bentuk organisasi garis dan staf, adalah :



Karyawan tidak saling mengenal, solidaritas sukar diharapkan.



Karena rumit dan kompleksnya susunan organisasi, koordinasi kadang-kadang sukar diharapkan.

9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsionil dan Staf Bentuk organisasi fungsionil dan staf, merupakan kombinasi dari bentuk organisasi fungsionil dan bentuk organisasi garis dan staf. Kebaikan dan keburukan dari bentuk organisasi ini merupakan perpaduan dari bentuk organisasi yang dikombinasikan (Siagian,1992).

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dari uraian di atas dapat diketahui kebaikan dan keburukan dari beberapa bentuk organisasi. Setelah mempertimbangkan baik dan buruknya maka pada Pra rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dengan Proses Hidrolisa menggunakan bentuk organisasi garis dan staf.

9.2

Manajemen Perusahaan

Umumnya perusahaan modern mempunyai kecenderungan bukan saja terhadap produksi, melainkan juga terhadap penanganan hingga menyangkut organisasi dan hubungan sosial atau manajemen keseluruhan. Hal ini disebabkan oleh aktivitas yang terdapat dalam suatu perusahaan atau suatu pabrik diatur oleh manajemen. Dengan kata lain bahwa manajemen bertindak memimpin, merencanakan, menyusun, mengawasi, dan meneliti hasil pekerjaan. Perusahaan dapat berjalan dengan baik secara menyeluruh, apabila perusahaan memiliki manajemen yang baik antara atasan dan bawahan (Siagian,1992). Fungsi dari manajemen adalah meliputi usaha memimpin dan mengatur faktorfaktor ekonomis sedemikian rupa, sehingga usaha itu memberikan perkembangan dan keuntungan bagi mereka yang ada di lingkungan perusahaan. Dengan demikian, jelaslah bahwa pengertian manajemen itu meliputi semua tugas dan fungsi yang mempunyai hubungan yang erat dengan permulaan dari pembelanjaan perusahaan (financing). Dengan penjelasan ini dapat diambil suatu pengertian bahwa manajemen itu diartikan sebagai seni dan ilmu perencanaan (planning), pengorganisasian, penyusunan, pengarahan, dan pengawasan dari sumber daya manusia untuk mencapai tujuan (criteria) yang telah ditetapkan (Siagian,1992). Pada perusahaan besar, dibagi dalam tiga kelas, yaitu (Siagian,1992): 1. Top manajemen 2. Middle manajemen 3. Operating manajemen Orang yang memimpin (pelaksana) manajemen disebut dengan manajer. Manajer ini berfungsi atau bertugas untuk mengawasi dan mengontrol agar manajemen Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

dapat dilaksanakan dengan baik sesuai dengan ketetapan yang digariskan bersama. Syarat-syarat manajer yang baik adalah (Madura, 2000): 1. Harus menjadi contoh (teladan) 2. Harus dapat menggerakkan bawahan 3. Harus bersifat mendorong 4. Penuh pengabdian terhadap tugas-tugas 5. Berani dan mampu mengatasi kesulitan yang terjadi 6. Bertanggung jawab, tegas dalam mengambil atau melaksanakan keputusan yang diambil. 7. Berjiwa besar.

9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha Dalam mendirikan suatu perusahaan yang dapat mencapai tujuan dari perusahaan itu secara terus-menerus, maka harus dipilih bentuk perusahaan apa yang harus didirikan agar tujuan itu tercapai. Bentuk-bentuk badan usaha yang ada dalam praktek di Indonesia, antara lain adalah (Sutarto,2002) : 1.

Perusahaan Perorangan

2.

Persekutuan dengan firma

3.

Persekutuan Komanditer

4.

Perseroan Terbatas

5.

Koperasi

6.

Perusahaan Negara

7.

Perusahaan Daerah Bentuk badan usaha dalam Pra-rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa dari jagung ini yang direncanakan adalah perusahaan yang berbentuk Perseroan Terbatas (PT). Perseroan Terbatas adalah badan hukum yang didirikan berdasarkan perjanjian, melakukan kegiatan usaha dengan modal dasar yang seluruhnya terbagi dalam saham, dan memenuhi persyaratan yang ditetapkan dalam UU No. 1 tahun 1995 tentang Perseroan Terbatas (UUPT), serta peraturan pelaksananya. Syarat-syarat pendirian Perseroan Terbatas adalah :

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1. Didirikan oleh dua orang atau lebih, yang dimaksud dengan “orang” adalah orang perseorangan atau badan hukum. 2. Didirikan dengan akta otentik, yaitu di hadapan notaris. 3. Modal dasar perseroan, yaitu paling sedikit Rp.20.000.000,- (dua puluh juta rupiah) atau 25 % dari modal dasar, tergantung mana yang lebih besar dan harus telah ditempatkan dan telah disetor.

Prosedur pendirian Perseroan Terbatas adalah : 1. Pembuatan akta pendirian di hadapan notaris 2. Pengesahan oleh Menteri Kehakiman 3. Pendaftaran Perseroan 4. Pengumuman dalam tambahan berita Negara. Dasar-dasar pertimbangan pemilihan bentuk perusahaan PT adalah sebagai berikut : 1. Kontinuitas perusahaan sebagai badan hukum lebih terjamin, sebab tidak tergantung pada pemegang saham, dimana pemegang saham dapat berganti-ganti. 2. Mudah memindahkan hak pemilik dengan menjual sahamnya kepada orang lain. 3. Mudah mendapatkan modal, yaitu dari bank maupun dengan menjual saham. 4. Tanggung jawab yang terbatas dari pemegang saham terhadap hutang perusahaan. 5. Penempatan pemimpin atas kemampuan pelaksanaan tugas.

9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) Pemegang kekuasaan tertinggi pada struktur organisasi garis dan staf adalah Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) yang dilakukan minimal satu kali dalam setahun. Bila ada sesuatu hal, RUPS dapat dilakukan secara mendadak sesuai dengan jumlah forum. RUPS dihadiri oleh pemilik saham, Dewan Komisaris dan Direktur. Hak dan wewenang RUPS (Sutarto,2002): Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1. Meminta pertanggungjawaban Dewan Komisaris dan Direktur lewat suatu sidang. 2. Dengan musyawarah dapat mengganti Dewan Komisaris dan Direktur serta mengesahkan anggota pemegang saham bila mengundurkan diri. 3. Menetapkan besar laba tahunan yang diperoleh untuk dibagikan, dicadangkan, atau ditanamkan kembali.

9.4.2

Dewan Komisaris

Dewan Komisaris dipilih dalam RUPS untuk mewakili para pemegang saham dalam mengawasi jalannya perusahaan. Dewan Komisaris ini bertanggung jawab kepada RUPS. Tugas-tugas Dewan Komisaris adalah: 1. Menentukan garis besar kebijaksanaan perusahaan. 2. Mengadakan rapat tahunan para pemegang saham. 3. Meminta laporan pertanggungjawaban Direktur secara berkala. 4. Melaksanakan pembinaan dan pengawasan terhadap seluruh kegiatan dan pelaksanaan tugas Direktur.

9.4.3 Direktur Direktur merupakan pimpinan tertinggi yang diangkat oleh Dewan Komisaris. Adapun tugas-tugas Direktur adalah: 1. Memimpin dan membina perusahaan secara efektif dan efisien. 2. Menyusun dan melaksanakan kebijaksanaan umum pabrik sesuai dengan kebijaksanaan RUPS. 3. Mengadakan kerjasama dengan pihak luar demi kepentingan perusahaan. 4. Mewakili perusahaan dalam mengadakan hubungan maupun perjanjianperjanjian dengan pihak ketiga. 5. Merencanakan dan mengawasi pelaksanaan tugas setiap personalia yang bekerja pada perusahaan. Dalam melaksanakan tugasnya, Direktur dibantu oleh Manajer Produksi, Manajer Teknik, Manajer Umum dan Keuangan, Manajer Pembelian dan Pemasaran.

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

9.4.4 Staf Ahli Staf ahli bertugas memberikan masukan, baik berupa saran, nasehat, maupun pandangan terhadap segala aspek operasional perusahaan.

9.4.5 Sekretaris Sekretaris diangkat oleh Direktur untuk menangani masalah surat-menyurat untuk pihak perusahaan, menangani kearsipan dan pekerjaan lainnya untuk membantu Direktur dalam menangani administrasi perusahaan.

9.4.6 Manajer Produksi Manajer Produksi bertanggung jawab langsung kepada Direktur Utama. Tugasnya mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan masalah proses baik di bagian produksi maupun utilitas. Dalam menjalankan tugasnya Manajer Produksi dibantu oleh tiga Kepala Seksi, yaitu Kepala Seksi Proses, Kepala Seksi Laboratorium R&D (Penelitian dan Pengembangan) dan Kepala Seksi Utilitas.

9.4.7 Manajer Teknik Manajer Teknik bertanggung jawab langsung kepada Direktur Utama. Tugasnya mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan masalah teknik baik di lapangan maupun di kantor. Dalam menjalankan tugasnya Manajer Teknik dibantu oleh tiga Kepala Seksi, yaitu Kepala Seksi Listrik, Kepala Seksi Instrumentasi dan Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik (Mesin). 9.4.8 Manajer Umum dan Keuangan Manajer Umum dan Keuangan bertanggung jawab langsung kepada Direktur dalam mengawasi dan mengatur keuangan, administrasi, personalia dan humas. Dalam menjalankan tugasnya Manajer Umum dan Keuangan dibantu oleh lima Kepala Seksi (Kasie.), yaitu Kepala Seksi Keuangan, Kepala Seksi Administrasi, Kepala Seksi Personalia, Kepala Seksi Humas dan Kepala Seksi Keamanan.

9.4.9 Manajer Pembelian dan Pemasaran

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Manajer Pembelian dan Pemasaran bertanggung jawab langsung kepada Direktur Utama. Tugasnya mengkoordinir segala kegiatan yang berhubungan dengan pembelian bahan baku dan pemasaran produk. Manajer ini dibantu oleh tiga Kepala Seksi, yaitu Kepala Seksi Pembelian, Kepala Seksi Penjualan serta Kepala Seksi Gudang/Logistik.

9.5 Sistem Kerja Pabrik pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung ini direncanakan beroperasi 330 hari per tahun secara kontinu 24 jam sehari. Berdasarkan pengaturan jam kerja, karyawan dapat digolongkan menjadi tiga golongan, yaitu: 1. Karyawan non-shift, yaitu karyawan yang tidak berhubungan langsung dengan proses produksi, misalnya bagian administrasi, bagian gudang, dan lain-lain. Jam kerja karyawan non-shift ditetapkan 45 jam per minggu dan jam kerja selebihnya dianggap lembur. Perincian jam kerja non-shift adalah: Senin – Kamis - Pukul 08.00 – 12.00 WIB → Waktu kerja -

Pukul 12.00 – 13.00 WIB → Waktu istirahat

-

Pukul 13.00 – 17.00 WIB → Waktu kerja

Jum’at -

Pukul 08.00 – 12.00 WIB → Waktu kerja

-

Pukul 12.00 – 14.00 WIB → Waktu istirahat

-

Pukul 14.00 – 17.00 WIB → Waktu kerja

-

Pukul 08.00 – 14.00 WIB → Waktu kerja

Sabtu

2. Karyawan Shift Untuk pekerjaan yang langsung berhubungan dengan proses produksi yang membutuhkan pengawasan terus menerus selama 24 jam, para karyawan diberi pekerjaan bergilir (shift work). Pekerjaan dalam satu hari dibagi tiga shift, yaitu tiap shift bekerja selama 8 jam dan 15 menit pergantian shift dengan pembagian sebagai berikut : Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

− Shift I (pagi)

: 08.00 – 16.15 WIB

− Shift II (sore)

: 16.00 – 00.15 WIB

− Shift III (malam) : 00.00 – 08.15 WIB Jam kerja bergiliran berlaku bagi karyawan. Untuk memenuhi kebutuhan pabrik, setiap karyawan shift dibagi menjadi empat regu dimana tiga regu kerja dan satu regu istirahat. Pada hari Minggu dan libur nasional karyawan shift tetap bekerja dan libur 1 hari setelah setelah tiga kali shift.

Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift Hari Re gu

A

B

C

D

1

I

2

I

3

I

I

I

I

I

I

I

-

-

I

I

I

I

4

5

6

I

I

I

I

I

I

-

-

I

I

I

I

I

I

I

I

I

-

I

I

7

-

8

-

1

1

1

0

1

2

I

I

I

I

I

I

I

I

I

-

I

I

I

I

I

I

I

I

I

-

-

9

I

I

I

I

I

I

I

I

I

-

I

I

I

I

I

I

I

-

I I

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

I

I

I

I

I

I

3. Karyawan borongan Apabila diperlukan, maka perusahaan dapat menambah jumlah karyawan yang dikerjakan secara borongan selama kurun jangka waktu tertentu yang ditentukan menurut kebijaksanaan perusahaan. 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan Dalam melaksanakan kegiatan perusahaan/ pabrik, dibutuhkan susunan karyawan seperti pada struktur organisasi. Jumlah karyawan yang dibutuhkan adalah sebagai berikut

Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya Jabatan

Juml

Pendidikan

ah Dewan Komisaris

2

Ekonomi/Teknik (S1)

General Manager

1

Teknik Kimia (S1)

Staf Ahli

2

Teknik Kimia (S2)

Sekretaris

2

Sekretaris (D3)

Manajer Produksi

1

Teknik Kimia (S2)

Manajer Teknik

1

Teknik Industri (S2)

Manajer Umum dan Keuangan

1

Ekonomi/Manajemen (S2)

Manajer Pembelian dan Pemasaran 1

Ekonomi/Manajemen (S1)

Kepala Seksi Proses

1

Teknik Kimia (S1)

Kepala Seksi Laboratorium R&D

1

Teknik Mesin (S1)

Kepala Seksi Utilitas

1

Teknik Kimia (S1)

Kepala Seksi Mesin

1

Teknik Mesin (S1)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kepala Seksi Listrik

1

Teknik Elektro (S1)

Kepala Seksi Instrumentasi

1

Teknik Instrumentasi Pabrik (D4)

Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik

1

Politeknik (D3)

Kepala Seksi Keuangan

1

Ekonomi (S1)

Kepala Seksi Administrasi

1

Manajemen/Akutansi (S1)

Kepala Seksi Personalia

1

Hukum (S1)

Kepala Seksi Humas

1

Ilmu Komunikasi (S1)

Kepala Seksi Keamanan

1

ABRI

Kepala Seksi Pembelian

1

Manajemen Pemasaran (D3)

Kepala Seksi Penjualan

1

Manajemen Pemasaran (D3)

Karyawan Produksi

46

SMK/Politeknik

Karyawan Teknik

17

SMK/Politeknik

Karyawan Umum dan Keuangan

15

SMU/D1/Politeknik

Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya............................. (lanjutan) Karyawan Pembelian dan Pemasaran

15

SMU/D1/Politeknik

Dokter

1

Kedokteran (S1)

Perawat

2

Akademi Perawat (D3)

Petugas Keamanan

15

SMU/Pensiunan ABRI

Petugas Kebersihan

10

SMU

Supir

4

SMU/STM

Jumlah

150

9.7 Sistem Penggajian Penggajian karyawan didasarkan kepada jabatan, tingkat pendidikan, pengalaman kerja, keahlian dan resiko kerja. Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan Jabatan

Jumlah

Gaji/bulan

Jumlah gaji/bulan

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dewan Komisaris

2

20.000.000

40.000.000

General Manager

1

15.000.000

15.000.000

Staf Ahli

2

12.000.000

24.000.000

Sekretaris

2

2.500.000

5.000.000

Manajer Produksi

1

12.000.000

12.000.000

Manajer Teknik

1

12.000.000

12.000.000

Manajer Umum dan Keuangan

1

12.000.000

12.000.000

Manajer Pembelian dan Pemasaran

1

12.000.000

12.000.000

Kepala Seksi Proses

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Seksi Laboratorium R&D

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Seksi Utilitas

1

4.500.000

4.500.000

Kepala Seksi Mesin

1

4.500.000

4.500.000

Kepala Seksi Listrik

1

4.500.000

4.500.000

Kepala Seksi Instrumentasi

1

4.000.000

4.000.000

Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik

1

4.000.000

4.000.000

Kepala Seksi Keuangan

1

3.500.000

3.500.000

Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan……………….

(lanjutan)

Kepala Seksi Administrasi

1

3.500.000

3.500.000

Kepala Seksi Personalia

1

3.000.000

3.000.000

Kepala Seksi Humas

1

3.000.000

3.000.000

Kepala Seksi Keamanan

1

3.000.000

3.000.000

Kepala Seksi Pembelian

1

3.000.000

3.000.000

Kepala Seksi Penjualan

1

3.000.000

3.000.000

Karyawan Produksi

46

1.500.000

69.000.000

Karyawan Teknik

17

1.500.000

25.500.000

Karyawan Umum dan Keuangan

15

1.500.000

22.500.000

dan 15

1.500.000

22.500.000

Karyawan

Pembelian

Pemasaran Dokter

1

4.000.000

4.000.000

Perawat

2

1.500.000

3.000.000

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Petugas Keamanan

15

1.000.000

15.000.000

Petugas Kebersihan

10

800.000

8.000.000

Supir

4

1.000.000

4.000.000

Jumlah

150

359.000.000

9.8 Fasilitas Tenaga Kerja Selain upah resmi, perusahaan juga memberikan beberapa fasilitas kepada setiap tenaga kerja antara lain: 1.

Fasilitas cuti tahunan.

2.

Tunjangan hari raya dan bonus.

3.

Fasilitas asuransi tenaga kerja, meliputi tunjangan kecelakaan kerja dan tunjangan kematian, yang diberikan kepada keluarga tenaga kerja yang meninggal dunia baik karena kecelakaan sewaktu bekerja maupun di luar pekerjaan.

4.

Pelayanan kesehatan secara cuma-cuma.

5.

Penyediaan sarana transportasi/bus karyawan.

6.

Penyediaan kantin, tempat ibadah dan sarana olah raga.

7.

Penyediaan seragam dan alat-alat pengaman (sepatu, seragam dan sarung tangan).

8.

Fasilitas kenderaan untuk para manager bagi karyawan pemasaran dan pembelian.

9.

Family Gathering Party (acara berkumpul semua karyawan dan keluarga) setiap satu tahun sekali.

10. Bonus 0,5 % dari keuntungan perusahaan akan didistribusikan untuk seluruh karyawan.

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

BAB X ANALISA EKONOMI Untuk mengevaluasi kelayakan berdirinya suatu pabrik dan tingkat pendapatannya, maka dilakukan analisa perhitungan secara teknik. Selanjutnya perlu juga dilakukan analisa terhadap aspek ekonomi dan pembiayaannya. Dari hasil analisa tersebut diharapkan berbagai kebijaksanaan dapat diambil untuk pengarahan secara tepat. Suatu rancangan pabrik dianggap layak didirikan bila dapat beroperasi dalam kondisi yang memberikan keuntungan. Berbagai parameter ekonomi digunakan sebagai pedoman untuk menentukan layak tidaknya suatu pabrik didirikan dan besarnya tingkat pendapatan yang dapat diterima dari segi ekonomi. Parameter-parameter tersebut antara lain: 1. Modal investasi / Capital Investment (CI) 2. Biaya produksi total / Total Cost (TC) Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

3. Marjin keuntungan / Profit Margin (PM) 4. Titik impas / Break Even Point (BEP) 5. Laju pengembalian Modal / Return On Investment (ROI) 6. Waktu pengembalian Modal / Pay Out Time (POT) 7. Laju pengembalian internal / Internal Rate of Return (IRR)

10.1 Modal Investasi Modal investasi adalah seluruh modal untuk mendirikan pabrik dan mulai menjalankan usaha sampai mampu menarik hasil penjualan. Modal investasi terdiri dari: 10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI) Modal investasi tetap adalah modal yang diperlukan untuk menyediakan segala peralatan dan fasilitas manufaktur pabrik. Modal investasi tetap ini terdiri dari: 1. Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) / Direct Fixed Capital Investment (DFCI), yaitu modal yang diperlukan untuk mendirikan bangunan pabrik, membeli dan memasang mesin, peralatan proses, dan peralatan pendukung yang diperlukan untuk operasi pabrik. Modal investasi tetap langsung ini meliputi:

-

Modal untuk tanah

-

Modal untuk bangunan dan sarana

-

Modal untuk peralatan proses

-

Modal untuk peralatan utilitas

-

Modal untuk instrumentasi dan alat kontrol

-

Modal untuk perpipaan

-

Modal untuk instalasi listrik

-

Modal untuk insulasi

-

Modal untuk investaris kantor

-

Modal untuk perlengkapan kebakaran dan keamanan

-

Modal untuk sarana transportasi

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap langsung, MITL sebesar Rp 54.329.971.054,2. Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) / Indirect Fixed Capital Investment (IFCI), yaitu modal yang diperlukan pada saat pendirian pabrik (construction overhead) dan semua komponen pabrik yang tidak berhubungan secara langsung dengan operasi proses. Modal investasi tetap tak langsung ini meliputi: -

Modal untuk pra-investasi

-

Modal untuk engineering dan supervisi

-

Modal biaya legalitas

-

Modal biaya kontraktor (contractor’s fee)

-

Modal untuk biaya tak terduga (contigencies) Dari perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal investasi tetap tak

langsung, MITTL sebesar Rp 8.469.453.114,Maka total modal investasi tetap, MIT = MITL + MITTL = Rp 54.329.971.054,- + Rp 8.469.453.114,= Rp 62.799.424.168,-

10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC) Modal kerja adalah modal yang diperlukan untuk memulai usaha sampai mampu menarik keuntungan dari hasil penjualan dan memutar keuangannya. Jangka waktu pengadaan biasanya antara 3 – 4 bulan, tergantung pada cepat atau lambatnya hasil produksi yang diterima. Dalam perancangan ini jangka waktu pengadaan modal kerja diambil 3 bulan. Modal kerja ini meliputi: -

Modal untuk biaya bahan baku proses dan utilitas

-

Modal untuk kas Kas merupakan cadangan yang digunakan untuk kelancaran operasi dan jumlahnya tergantung pada jenis usaha. Alokasi kas meliputi gaji pegawai, biaya administrasi umum dan pemasaran, pajak, dan biaya lainnya.

-

Modal untuk mulai beroperasi (start-up)

-

Modal untuk piutang dagang

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Piutang dagang adalah biaya yang harus dibayar sesuai dengan nilai penjualan yang dikreditkan. Besarnya dihitung berdasarkan lamanya kredit dan nilai jual tiap satuan produk. Rumus yang digunakan: PD =

IP × HPT 12

Dengan: PD = piutang dagang IP

= jangka waktu yang diberikan (3 bulan)

HPT = hasil penjualan tahunan Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh modal kerja sebesar Rp 59.822.115.394,Maka, total modal investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp Rp 62.799.424.168,- + 59.822.115.394,= Rp 122.621.539.561,Modal investasi berasal dari : -

Modal sendiri/saham-saham sebanyak 60 % dari modal investasi total Modal sendiri adalah Rp 73.572.923.737,-

-

Pinjaman dari bank sebanyak 40 % dari modal investai total Pinjaman bank adalah Rp 49.048.615.825,-

10.2 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC) Biaya produksi total merupakan semua biaya yang digunakan selama pabrik beroperasi. Biaya produksi total meliputi: 10.2.1 Biaya Tetap / Fixed Cost (FC) Biaya tetap adalah biaya yang jumlahnya tidak tergantung pada jumlah produksi, meliputi: -

Gaji tetap karyawan

-

Bunga pinjaman bank

-

Depresiasi dan amortisasi

-

Biaya perawatan tetap

-

Biaya tambahan industri, seperti biaya untuk pelayanan kesehatan, fasilitas rekreasi karyawan, pengawasan pabrik, fasilitas penyimpanan bahan dan sebagainya.

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

-

Biaya administrasi umum, seperti biaya untuk perawatan kantor, komunikasi, perlengkapan kantor dan sebagainya.

-

Biaya pemasaran dan distribusi

-

Biaya laboratorium, penelitian dan pengembangan

-

Biaya hak paten dan royalti

-

Biaya asuransi

-

Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya tetap (FC) adalah

sebesar Rp 33.144.321.174,-

10.2.2 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC) Biaya variabel adalah biaya yang jumlahnya tergantung pada jumlah produksi. Biaya variabel meliputi: -

Biaya bahan baku proses dan utilitas

-

Biaya variabel tambahan, meliputi biaya perawatan dan penanganan lingkungan, pemasaran dan distribusi.

-

Biaya variabel lainnya Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh biaya variabel (VC) adalah

sebesar Rp 65.723.267.666,Maka, biaya produksi total,

= Biaya Tetap (FC) + Biaya Variabel (VC) = Rp Rp 33.144.321.174,- + Rp 65.723.267.666,= Rp 98.867.588.840,-

10.3 Total Penjualan (Total Sales) Penjualan diperoleh dari hasil penjualan produk adalah sebesar Rp 141.822.927.180,Maka laba atas penjualan adalah sebesar Rp 42.955.338.340,10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha Dari hasil perhitungan pada Lampiran E diperoleh: 1. Laba sebelum pajak (bruto)

= Rp 42.955.338.340,-

2. Pajak penghasilan (PPh)

= Rp 12.933.543.510,-

3. Laba setelah pajak (netto)

= Rp 30.236.580.522,-

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

10.5 Analisa Aspek Ekonomi 10.5.1 Profit Margin (PM) Profit Margin adalah persentase perbandingan antara keuntungan sebelum pajak penghasilan PPh terhadap total penjualan. PM =

Laba sebelum pajak × 100 % total penjualan

PM = Rp 43.170.115.032 x 100% Rp 141.822.927.180 = 30,44 % Dari hasil perhitungan diperoleh profit margin sebesar 30,44% maka pra rancangan pabrik ini memberikan keuntungan. 10.5.2 Break Even Point (BEP) Break Even Point adalah keadaan kapasitas produksi pabrik pada saat hasil penjualan hanya dapat menutupi biaya produksi. Dalam keadaan ini pabrik tidak untung dan tidak rugi.

BEP =

Biaya Tetap × 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel

BEP =

Rp 33.144.321.174 Rp 141.822.927.180 – Rp 65.723.267.666

x 100%

= 43,55 % Kapasitas produksi pada titik BEP = 43,55 % × 12000 ton /tahun = 5.226,4604 ton/tahun Nilai penjualan pada titik BEP

= 43,55 % x Rp 141.822.927.180,=

Rp 61.769.325.622,-

Dari data feasibilities, (Timmerhaus, 1991) : -

BEP ≤ 50 %, pabrik layak (feasible)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

-

BEP ≥ 70 %, pabrik kurang layak (infeasible).

Dari perhitungan diperoleh BEP sebesar 43,55 %, maka pra rancangan pabrik ini layak.

10.5.3 Return on Investment (ROI) Return on Investment adalah besarnya persentase pengembalian modal tiap tahun dari penghasilan bersih.

Laba setelah pajak × 100 % Total Modal Investasi

ROI

=

ROI

= Rp 30.236.580.522 x 100% Rp 122.621.539.561 = 24,66 %

Analisa ini dilakukan untuk mengetahui laju pengembalian modal investasi total dalam pendirian pabrik. Kategori resiko pengembalian modal tersebut adalah: •

ROI ≤ 15 % resiko pengembalian modal rendah.

•

15 ≤ ROI ≤ 45 % resiko pengembalian modal rata-rata.

•

ROI ≥ 45 % resiko pengembalian modal tinggi. Dari hasil perhitungan diperoleh ROI sebesar 24,66 % sehingga pabrik yang

akan didirikan ini termasuk resiko laju pengembalian modal rata-rata.

10.5.4 Pay Out Time (POT) Pay Out Time adalah angka yang menunjukkan berapa lama waktu pengembalian modal dengan membandingkan besar total modal investasi dengan penghasilan bersih setiap tahun. Untuk itu, pabrik dianggap beroperasi pada = 1 tahun. x 1 tahun kapasitas penuh setiap 24,66 % POT = = 4,0554 tahun

Dari hasil perhitungan, didapat bahwa seluruh modal investasi akan kembali setelah 4,0554 tahun operasi. 10.5.5 Return on Network (RON) Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Return on Network merupakan perbandingan laba setelah pajak dengan modal sendiri. RON =

Laba setelah pajak × 100 Total ModalSendiri

RON =

Rp 30.236.580.522 × 100% Rp 73.572.923.737

RON = 41,10 %

10.5.6 Internal Rate of Return (IRR) Internal Rate of Return merupakan persentase yang menggambarkan keuntungan rata-rata bunga pertahunnya dari semua pengeluaran dan pemasukan besarnya sama. Apabila IRR ternyata lebih besar dari bunga riil yang berlaku, maka pabrik akan menguntungkan tetapi bila IRR lebih kecil dari bunga riil yang berlaku maka pabrik dianggap rugi. Dari perhitungan Lampiran E diperoleh IRR = 36,19 % sehingga pabrik akan menguntungkan karena lebih besar dari bunga bank saat ini sebesar 10,5 % (Bank BCA, 2009).

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

BAB XI KESIMPULAN

Dari hasil perhitungan pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa dari pati Jagung dengan kapasitas bahan baku 12.000 ton/tahun ini, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Pabrik direncanakan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. 2. Lokasi pabrik adalah di hilir Sungai Deli, Sumatera Utara, dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 16.241,5 m2. 3. Jumlah tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 150 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) dan bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff. 4. Hasil analisa ekonomi adalah sebagai berikut : - Total modal investasi

: Rp 122.621.539.561,-

- Biaya produksi

: Rp 98.867.588.840,-

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

- Hasil penjualan per tahun

: Rp 141.822.927.180,-

- Laba bersih

: Rp 30.236.580.522,-

- Profit Margin

: 30,44%

- Break even point (BEP)

: 43,55 %

- Return of Investment

: 24,66 %

- Pay Out Time

: 4,0554 tahun

- Return On Network

: 41,10 %

- Internal Rate of Return

: 36,19 %

Dari hasil analisa aspek ekonomi, maka dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan glukosa ini layak untuk didirikan.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim1. 2000. Seri Perpajakan: Pajak Bumi dan Bangunan. Jakarta: Penerbit Sinar Grafika Anonim2. 2006. Statistik Perdagangan Luar Negeri, Jakarta: Badan Pusat Statistik Anonim3 .www. news.com.org Anomin4. www.starch.dk Anonim5. 2006. www.wikipedia.org Bernasconi, G. 1995, Teknologi Kimia, Bagian 1 dan 2, PT. Pradnya Paramita, Jakarta. Brownell, L.E. dan Young, E.H., 1959, Process Equipment Design, Wiley Eastern Ltd., New Delhi. Chuse, Robert Eber. 1954. Pressure Vessel. Section VIII. USA: America Society of Mechanical Engineers

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Considine, Douglas M. 1985. Instruments and Controls Handbook. 3rd Edition. USA: Mc.Graw-Hill, Inc. Crities, Ron dan George Tchobanoglous. 1998. Small and Decentralized Wastemanagement Systems. Singapore: Mc.Graw-Hill, Inc. Degarmo, E. Paul, Willian G.Sullivan, James A. Bontadelli dan Elin M.Wicks. 2001. Ekonomi Teknik (Terjemahan). Jilid 2. Jakarta: PT Prehallindo. Degremont, Water Treatment Hadbook, 5th Edition, New York: John Wiley & Sons, 1979. Dziedzic, Glucose Syrups Science and Technology, New York, Elsevier Science,1984 Foust, A. S., 1979, Principles of Unit Operations, 3rd Edition, John Wiley and Sons, Inc., London. Geankoplis, C.J., 1997, Transport Process and Unit Operation, 3rd Edition, Prentice-Hall, Inc., New York. Groggins, P.H. 1985. Unit process in Organic Synthesis. Auckland : McGrawHill. Gunadi, 2002. Ketentuan Perhitungan dan Pelunasan Pajak Penghasilan. Salemba Empat. Jakarta. Ismail, Syarifuddin. 2002. Alat Industri Kimia. Universitas Sriwijaya. Inderalaya. Kawamura. 1991. An Integrated Calculation of Wastewater Engineering. New York: John Wiley and Sons Inc. Kern, D.Q., 1965, Process Heat Transfer, Mc-Graw Hill Book Company, New York. Kirk, R.E., Othmer, D.F., 1949, Encyclopedia of Chemical Engineering Technology, Volume 18, The Interscience Publisher Division of John Wiley and Sons Inc., New York. Levenspiel, Octave, 1999, Chemical Reaction Engineering, John Wiley and Sons Inc., New York. Lorch, Walter. 1981. Handbook of Water Purification. Britain : McGraw-Hill Book Company, Inc. Lymann, 1982, Handbook of Chemical Property Estimation Methods, New York: John Wiley & Sons, Inc., Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

McCabe, W.L., Smith, J.M., Peter Harriot, 1994, Operasi Teknik Kimia (terjemahan E. Jasjfi), Jilid I, Edisi keempat, Penerbit Erlangga, Jakarta. Metcalf dan Eddy Inc, 1991, “Wastewater Engineering Treatment Disposal and Reuse”, Mc-Graw Hill Book Company, New York. Nalco, 1979, The Nalco Water Handbook, New York: McGraw Hill Book Company, Perry, R.H. dan Green, D., 1999, Chemical Engineering Handbook, Mc-Graw Hill Book Company, New York. Peters, M.S. dan Timmerhaus, K.D., 2004, Plant Design and Economics for Chemical Engineer, 5th edition, John Wiley and Sons Inc., New York. Reklaitis, G.V., 1983, Introduction to Material and Energy Balance, Mc-Graw Hill Book Company, New York. Riegel, Raymond, 1992. Riegel’s Handbook of Industrial Chemistry. Van Nostrad, Reinhold, New York. Shreve R.N. 1982. Chemical Engineering Industries. Mc.Graw Hill International Book Company Rusjdi, Muhammad. 2004. PPN dan PPnBM: Pajak Pertambahan Nilai dan Pajak atas Barang Mewah. Jakarta: PT Indeks Gramedia. Rusjdi, Muhammad. 2004. PPh Pajak Penghasilan. Jakarta: PT Indeks Gramedia Smith, J.M., H.C. Van Ness dan M.M. Abbot, 1996, Introduction to Chemical Engineering Thermodynamic, Mc-Graw Hill Book Company, New York. Sumitro, Rochmat. 1989. Pajak Bumi dan Bangunan. PT Eresco. Bandung. Sutarto. 2002. Dasar-dasar Organisasi. Yogyakarta : Gajah Mada University Press Tjitrosoepomo,Gembong,2005, Morfologi Tumbuhan,Gadjah Mada University Press,Yogyakarta Ulrich, D.A., 1984, A Guide to Chemical Engineers Process Design and Economics, John Wiley and Sons Inc., New York. Walas, Stanley M. Chemical Process Equipment, United States of America : Butterworth Publisher,1988. Weast, Robert C., Handbook of Chemistry and Physics, Florida: Boca Raton, 1987. Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Whistler L, Roy. Starch Chemistry and Technology, 2nd edition, New York, Academic Preess,

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA

L.A

Kapasitas Produksi Kapasitas bahan baku : 12.000 ton/tahun Jumlah hari operasi

: 330 hari

Jumlah jam operasi

: 24 jam

Kapasitas produksi akristal gula per jam : =

12.000 ton 1000kg 1 hari 1thn × × × tahun 330hari 24 jam ton

= 1515,1515 kg/jam

1. Tangki Perebusan 1 Pati 0,703 Tangki Lemak 0,05 2 0,022 Pabrik Pembuatan Glukosa Sri IndahSerat : Pra Rancangan Dari Pati Perebusan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. Protein 0,103 USU Repository © 2009 Abu 0,017 H2O 0,105

3 Jagung

Pati Lemak Dengan Proses Hidrolisa Serat Protein Abu H2O

Dengan

H2O Gambar LA-1 Sketsa alur di Tangki Perebusan

Neraca massa pada alur 1 : Pati

1 F pati = 0,703 × 1515,1515 = 1065,1515 kg/jam

Protein

1 F protein = 0,103 × 1515,1515 = 156,0606 kg/jam

Lemak

1 Flemak = 0,05 × 1515,1515 = 75,7576 kg/jam

Abu

1 = 0,017 × 1515,1515 = 25,7576 kg/jam Fabu

Serat

1 Fserat = 0,022 × 1515,1515 = 33,3333 kg/jam

Air

FH1 2O = 0,105 × 1515,1515 = 159,0909 kg/jam

Neraca massa pada alur 2 FH2 2O = F 2 =

Air

1 × F1 2

1 × 1515,1515 = 757,5756 kg/jam 2 Neraca massa pada alur 3 : 3 1 Pati = F pati = 1065,1515 kg/jam F pati FH2 2O =

Protein

3 1 F protein = F protein = 156,0606 kg/jam

Lemak

3 1 = Flemak = 75,7576 kg/jam Flemak

Abu

3 1 Fabu = Fabu = 25,7576 kg/jam

Serat

3 1 = Fserat = 33,3333 kg/jam Fserat

Air

FH3 2O = FH1 2O + FH2 2O = 159,0909 + 757,5756 = 916,6665 kg/jam

2. Reaktor Hidrolisis Pati Lemak Serat Protein Abu H2O

4 5

H2O HCl

Reaktor Hidrolisa

6

Glukosa Pati Lemak Serat Protein Abu H2O HCl

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Gambar LA-2 Sketsa alur di Reaktor Hidrolisa

Neraca massa pada alur 6 6 4 Protein F protein = F protein = 156,0606 kg/jam Lemak

6 4 Flemak = Flemak = 75,7576 kg/jam

Abu

6 4 Fabu = Fabu = 25,7576 kg/jam

Serat

6 4 Fserat = Fserat = 33,3333 kg/jam

Neraca massa pada alur 5 F 5 = 0,2 × F 4 = 0,2 × 2272,7271 = 454,5454 kg/jam

HCl

5 FHCl = 0,37 × F 6 = 0,37 × 454,5454 = 168,1818 kg/jam

Air yang masuk pada alur 5 : 5 = 454,5454 − 168,1818 = 286,3636 kg/jam FH5 2O = F 5 − FHCl

Air

C6H10O5 Mol pati

Jadi

+

H2O =

4 Fpati

162

:r =

=

C6H12O6

X = 98%

1065,1515 = 6,5750 kmol /jam 162

4 X .N pati

−σ

=

0,98.6,5750 = 6,3445 kmol /jam − (−1)

6 4 N pati = N pati − r = 6,5750 − 6,4435 = 0,1315 kmol/jam

Pati

: F6Pati = 0,1315 kmol/jam x 162 kg/kmol = 21,3030 kg/jam

Glukosa

6 : N glukosa = 0 + r = 0 + 6,3445 = 6,3445 kmol/jam

: F6glukosa = r x BM = 6,3445 x 180= 1159,8300 kg/jam

4 FH2O 1203,0301 = = 66,3915 kmol /jam 18 18

Mol H2O

=

H2O

: N H6 2O = N H4 2O − r = 66,3915 − 6,3445 = 60,3915 kmol/jam : F6H2O = 60,3915 x 18 = 1087,0470 kg/jam

3. Cooler 01 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Glukosa Pati Lemak Serat Protein Abu H2O HCl

6 7

Cooler 1

Gambar LA-3 Sketsa alur di Cooler 01

Glukosa Pati Lemak Serat Protein Abu H2O HCl HMF

Neraca massa total : F6 = F7 Neraca massa komponen : Pati

: F7pati

= F8pati = 21,3030 kg/jam

Protein

: F7Protein

= F8Protein = 156,0606 kg/jam

Lemak

: F7lemak

= F8lemak = 75,7576 kg/jam

Serat

: F7serat

= F8serat = 33,3333 kg/jam

Abu

: F7abu

= F8abu = 25,7576 kg/jam

H2O

: F7H2O = F6H2O = 1087,0470 kg/jam

HMF

: Hidroksi metil furfural terbentuk beberapa saat setelah reaksi terjadi yang berasal dari 1 % glukosa yang terbentuk (Dziedzic, 1984) F7HMF = 0,01 F6Glu = 0,01 x 1159,8300 kg/jam = 11,5983 kg/jam

Glukosa

: F7Glu = F6Glu – F7HMF = 1159,5983 kg/jam – 11,5983 kg/jam = 1148,2317 kg/jam

HCl

: F7HCl = F6HCl = 168,1818 kg/jam

4. Filter Press (PF–01) Glukosa Pati Lemak Serat Protein Abu H2O HCl HMF

7

9 PF-01

8 Serat Protein Glukosa Air

Glukosa Pati Lemak Protein Abu H2O HCl HMF Pati Lemak

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Gambar LA-4 Sketsa alur di Filter Press

Asumsi effisiensi Filter Press = 99,5 % Neraca massa total : F7 = F8 + F9 Neraca massa pada alur 8 : Pati

: F8pati = 0,995 x F7pati

= 0,995 x 21,0303 = 21,1965 kg/jam

Protein

: F8Pro = 0,0995 x F7Pro

= 0,995 x 156,0606 = 155,2803 kg/jam

Serat

: F8serat = F7serat = 33,3333 kg/jam

Glukosa

: F8Glu = 0,005 x F7Glu = 0,005 x 1148,2317 kg/jam

Air

: F8air = 0,005 x F7air = 0,005 x 1087,0470 kg/jam = 5, 4352 kg/jam

Neraca massa pada alur 9 : Air

: F9air = F7air – F8air = 1087,0470 – 5,4352 = 1081,6117 kg/jam

Abu

: F9abu = F7abu = 25,7576 kg/jam

HMF

: F9HMF = F7HMF = 11,5983 kg/jam

HCl

: F9HCl = F7HCl = 168,1818 kg/jam

Protein

: F9protein = F7protein – F8protein = 156,0606 - 155,2803 = 0,7803 kg/jam

Pati

: F9pati = F7pati – F8pati = 21,3030

Lemak

: F9lemak = F7lemak – F8lemak= 75,7576

Glukosa

: F9glu = F7glu – F8glu = 1148,2333 – 5,7412= 1142,4922 kg/jam

HMF

: F9HMF = F7HMF = 11,5983 kg/jam

5. Germ Separator (GS-01) 9 Glukosa Pati Lemak Protein Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Kapasitas Abu12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009 H2O HCl HMF Pati Lemak

11 GS-01 Pembuatan Glukosa 10 Dari Pati Jagung

Glukosa Pati Lemak Protein Dengan Abu Proses Hidrolisa H2O HCl HMF Pati Lemak

Dengan

Pati Lemak

Gambar LA-5 Sketsa alur di Germ Separator

Asumsi effisiensi Germ Separator = 99,5 % Neraca massa total : F9 = F10 + F11 Neraca massa pada alur 10 : Pati

: F10pati = 0,995 x F9pati

= 0,995 x 21,0303 = 21,1965 kg/jam

Protein

: F10Pro = 0,0995 x F9Pro

= 0,995 x 156,0606 = 155,2803 kg/jam

Neraca massa pada alur 11 : Air

: F11air = F9air = 1081,6117 kg/jam

Abu

: F11abu = F9abu = 25,7576 kg/jam

HMF

: F11HMF = F9HMF = 11,5983 kg/jam

HCl

: F11HCl = F9HCl = 168,1818 kg/jam

Protein

: F11protein = F9protein – F8protein = 156,0606 - 155,2803 = 0,7803 kg/jam

Pati

: F11pati = F9pati = 21,3030

Lemak

: F11lemak = F9lemak – F10lemak= 75,7576 - (0,005 x 75,7576) = 0,3788

Glukosa

: F11glu = F9glu =1142,4922 kg/jam

HMF

: F11HMF = F9HMF = 11,5983 kg/jam

6. Rotary Filter 1 (RF–01) Glukosa Abu 11 Sri Indah : Pra H Rancangan Pabrik 2O Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository ©HCl 2009 HMF Pati Lemak Protein

Pembuatan Glukosa Dari Pati RF-01

Glukosa 13 H2O Jagung Dengan Proses Hidrolisa HCl HMF Pati Lemak Protein

Dengan

12 Abu Gambar LA-6 Sketsa alur di Rotary Filter 1 Neraca massa total : F11 = F12 + F13 Abu

: F11abu = F12abu = 25,7576 kg/jam

Glukosa

: F13Glu = F11Glu = 1142,4922 kg/jam

Air

: F13Air = F11 Air = 1081,6117 kg/jam

HMF

: F13MHF = F11HMF = 11,5983 kg/jam

HCl

: F13HCl = F11HCl = 168,1818 kg/jam

Pati

: F13pati = F11pati = 0,1065 kg/jam

Protein

: F13protein = F11protein = 0,7803 kg/jam

Lemak

: F13lemak = F11lemak = 0,3788 kg/jam

7. Evaporator 01

Glukosa H2O HCl HMF Pati Lemak Protein

14

Evaporator-01

15

16

Glukosa H2O HMF Pati Lemak Protein

H2O HCl

Gambar LA-7 Sketsa alur di Evaporator 01 Asumsi effisiensi Evaporator 01 = 55 % Neraca massa total : F14 = F15+ F16 Glukosa

: F14Glu = F13Glu = 1142,4922 kg/jam

HMF

: F14HMF = F13MHF = 11,5983 kg/jam

Pati

: F14pati = F13pati= 0,1065 kg/jam

Protein

: F14protein = F13protein = 0,7803 kg/jam

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

: F14lemak = F13lemak = 0,3788kg/jam

Lemak

Neraca massa pada alur 15 : : F15Air = (F14Air )(0,55) = (1081,6117 kg/jam )(0,55)

Air

= 594,8864 kg/jam : F15HCl = F14HCl = 168,1818 kg/jam

HCl

Sehingga air pada alur 16 : F16Air = F14 Air - F15Air = 1081,6117 kg/jam- 594,8864 kg/jam

Air

= 486,7253 kg/jam

8. Kolom Adsorpsi 18 Karbon aktif Glukosa H2O HMF Pati Lemak Protein

17

20 Kolom Adsorpsi

19

Glukosa H2O Pati Lemak Protein

HMF Karbon Aktif

Gambar LA-8 Sketsa alur di Kolom Adsorpsi Neraca massa yang tertahan di kolom Adsorpsi : HMF

: F17HMF = 11,5983 kg/jam

Neraca massa pada alur 19 : Glukosa

: F20Glu = F17Glu = 1142,4922 kg/jam

Air

: F20Air = F17Air = 486,7253 kg/jam

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Pati

: F20pati = F17pati = 0,1065 kg/jam

Protein

: F20protein = F17 protein = 0,7803 kg/jam

Lemak

: F20lemak = F17 lemak = 0,3788 kg/jam

Densitas (ρ) umpan Vcamp. umpan =

= 1.369,0026 kg/m3

1.642,0814 kg / jam = 1,1995 m3/jam 3 1.369,0026 kg / m

Perbandingan volume karbon aktif yang dibutuhkan dan umpan adalah 1 : 10 Maka volume karbon aktif = 0,1 x 1,1995 m3/jam = 0,1199 m3/jam Densitas (ρ) karbon aktif = 1850 kg/m3 Laju alir karbon aktif

= (0,1199 m3/jam) (1850 kg/m3) = 221,9025 kg/jam

Sehingga : Karbon aktif : F19K.aktif = F18 K.aktif = 221,9025 kg/jam HMF

: F17HMF = F19HMF = 11,5983 kg/jam

9 Evaporator 02 Glukosa H2O Pati Lemak Protein

20

22 Evaporator-02

H2O

21

S.glukosa H2O Pati Lemak Protein

Gambar LA-9 Sketsa alur di Evaporator 02

Asumsi effisiensi evaporator = 78 % Neraca massa total : F20 = F21+ F22 Neraca massa komponen pada alur 20 : Air

: F21Air = (F20Air ) (0,78) = 486,7253 kg/jam x ( 0,78) = 379,6457 kg/jam

Neraca massa komponen pada alur 22: Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

F22Air = F20Air – F21 Air = 486,7253 kg/jam – 379,6457kg/jam

Air

= 107,0796 kg/jam 22

= F20glu = 1142,4922 kg/jam

S.Glukosa

:F

Pati

: F22pati = F20pati = 0,1065 kg/jam

Protein

: F22protein = F20protein = 0,7803 kg/jam

Lemak

: F22lemak = F20lemak = 0,3788 kg/jam

s.glu

10 Kristalizer 25

23

S.glukosa H2O Pati Lemak Protein

Cristalizer-01 24 molase (air + glukosa)

Gula kristal H2O Molase Pati Lemak Protein

Gambar LA-10 Sketsa alur di Kristalizer

Total molase yang tidak terbentuk menjadi kristal adalah sebesar 20 % dari umpan (asumsi 18% terbuang pada alur 24 dan 2 % lagi terikut pada alur 25) Neraca massa komponen : Hubungan Pembantu Molase yang terbentuk sebesar 20% pada alur 23 (larutan gula = molase) Neraca massa pada alur 24 : Molase Air

24 : Fmolase = 0,18 × F 23 = 0,18 × 1250,8373 = 225,1507 kg/jam

:F24air = Fair23 − 0,6 F 23 = 107,0796 − (0,6 × 107,0796) = 42,8318 kg/jam

Neraca massa total : F23 = F24+ F25 F 25 = F 23 − F 24 = 1250,8373 − 267,9825 = 982,8584 kg/jam

Neraca massa pada alur 25: Molase

25 : Fmolase = 0,02 F 23 = 0,02 × 1250,8373 = 25,0167 kg/jam

Air

:F25air = Fair23 − Fair24 = 107,0796 − 42,8318 = 64,2477 kg/jam

Pati

: F25pati = F23pati = 0,1065 kg/jam

Protein

: F25protein = F23 protein = 0,7803 kg/jam

Lemak

: F25lemak

= F23lemak = 0,3788 kg/jam

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

S.Glukosa

: F25s.glukosa = 982,8548 -(25,1169 + 64,5678 +0,1065 + 0,7803 + 0,3788) = 892,3247 kg/jam

11 Rotary Dryer Gula.kristal H2O Molase Pati Lemak Protein

27

25 RD-01

26 H2O molase

Gula kristal H2O Pati Lemak Protein

Gambar LA-11 Sketsa alur di Rotary Dryer Neraca massa total : F25 = F26+ F27 Neraca massa pada alur 27: Pati

: F27pati = F25pati = 0,1065 kg/jam

Protein

: F27protein = F25 protein = 0,7803 kg/jam

Lemak

: F27lemak = F23lemak = 0,3788 kg/jam

Air

: Fair27 = 0,085 Fair25 = 0,085 × 64,2477 = 5,4611 kg/jam

Gula.Kristal

27 25 : Fgulakrista l = Fgulakristak = 892,3247 kg/jam

Neraca massa pada alur 26: Molase

26 25 : Fmolase = Fmolase = 25,0167 kg/jam

Air

: Fair26 = Fair25 − Fair27 = 64,2477 − 5,4611 = 58,7866 kg/jam

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI

Basis perhitungan

= 1 hari operasi

Satuan operasi

= kJ/jam

Temperatur basis

= 25oC

Neraca panas ini menggunakan rumus-rumus sebagai berikut : •

Perhitungan panas untuk bahan dalam fasa cair/gas T

Qi/o =

∫ n.Cp.dT

(Van Ness, 1975)

T = 298 K

Data perhitungan Cp untuk air : Cpl = 18,2964 + 0,472118 T + (-0,00133878) T2 + 0,000001314 T3 (Reklaitis,1983) Cpv = 7,9857 + 0,00046332 T + 1,402810-6 T2 + (-6,5784),10-10 T3 (Reklaitis,1983) Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Data perhitungan Cp untuk abu : Cp = 0,1800 + 0,000078 T

(Reklaitis,1983)

Data perhitungan Cp untuk HCl : Cpl = 17,7227 + 0,904261 T + (-0,00564496)T2 + (1,13383),10-5 T3 (Reklaitis,1983) Cpv = 6,969 + (-2,236),10-4 T + (7,333),10-7 T2 + (-1,776),10-5 T3

(Reklaitis,1983)

Tabel L.B.1 Kontribusi Gugus untuk Perhitungan ∆Hf298 (kJ/mol) Group

Nilai

-CH2-

-26,80 8,67

CH

-OH

-208,04

-O-

-138,16

(Sumber : Perry, 1999)

Nilai ∆Hf298 untuk senyawa bio-polimer 1. Glukosa (C6H12O6) ∆Hf298 = 5(- OH ) + 5 ( CH ) + 1 (- O -) + 1 (- CH2 - ) = -1049,55 kJ/mol = -5830,8333 kJ/kg 2. Pati (C6H10O5) ∆Hf298 = 3 (- OH ) + 5 ( CH

) + 2 (- O -) + 1 (- CH2 - )

= -772,71 kJ/mol = -4769,8148 kJ/kg

Nilai kapasitas panas (Cp) untuk senyawa bio-polimer : 1. Pati ( C6H10O5) Cp

= 1(-CH2OH) + 1(-O-) + 1(-CH2-) + 2( CHOH) + 1( CHOH) + 1( CHOH ) = 1(17,5) + 1(8,4) + 1(6,2) + 2(18,2) + 1(4,4) + 1(26,6) = 99,5 kal/mol,K = 2,5698 kJ/kg.K

2. Serat ((C6H10O5)n Cp

= 1(-CH2OH) + 1(-O-) + 1(-CH2-) + 2( CHOH ) + 1( CHOH) + 1( CHOH )

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 1(17,5) + 1(8,4) + 1(6,2) + 2(18,2) + 1(4,4) + 1(26,6) = 99,5 kal/mol,K = 2,5698 kJ/kg.K 3. Protein ( CH3(CHNH2) COOH) H

Cp

= 1(H

N -) +

O

16(-CH2-) + 1( C OH) + 1( CH

)

= 1(8,8) + 16(7,26) + 1(19,1) = 144,06 kal/mol,K = 2,5719 kJ/kg.K 4. Lemak A. Asam palmitat (10%) (CH3(CH2)14(COOH) O Cp = 1(-CH3) + 14(-CH2-) + 1(-CH2-) + 1( C OH) = 1(8,8) + 14(7,26) + 1(19,1) = 129,54 kal/mol,K = 2,1136 kJ/kg.K

B. Asam stearat (3%)( CH3(CH2)16 COOH O Cp

= 1(-CH3) + 16(-CH2-) + 1( C OH) = 1(8,8) + 16(7,26) + 1(19,1) = 144,06 kal/mol,K = 2,1188 kJ/kg.K

C. Asam oleat (30%) (CH3(CH2)7CHCH(CH2)7COOH O Cp

= 1(-CH3) + 14(-CH2-) + 1(-CH2-) + 1( C OH) + 2( C H ) = 1(8,8) + 14(7,26) + 1(19,1) + 2(5,10) = 139,74 kal/mol,K = 2,0699 kJ/kg.K

5. Glukosa (C6H12O6) Cp

= 1(-CH2OH) + 1(-O-) + 1(-OH) + 2( CH ) + 3( CHOH ) = 1(8,4) + 1(8,4) + 1(10,7) + 2(4,4) + 3(18,2) = 100 kal/mol K = 2,3444 kJ/kg.K

6. Hidroksi metil furfural (C6H6O3) Cp = 1(-O-) + 1(-CH2OH) + 1(

C=O

) + 2(-CH=) + 2(

C= )

H

= 1(8,4) + 1(17,5) + 1(12,66) + 2(5,3) + 2(2,9) = 54,96 kal/mol K = 1,8250 kJ/kg.K Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

7. Fruktosa (C6H12O6) Cp = 1(-O-) + 2(-CH2OH) + 1(

C-H ) +

2(

CHOH ) + 1(

C OH

)

= 1(8,4) + 2(17,5) + 1(4,4) + 2(18,2) + 1(26,6) = 110,8 kal/mol K = 2,5755 kJ/k.K

Panas penguapan (Hvl) H2O

= 40656,2 J/mol = 2258,6778 kJ/kg

(Reklaitis,1983)

HCl

= 16150,3 J/mol = 442,4658 kJ/kg

(Reklaitis,1983

Tabel L.B-2 kontribusi gugus untuk Perhitungan Cpl (kal/gmol,°C) dengan menggunakan metode Chueh dan Swanson Group

Nilai

alkane -CH3

8,80

-CH2-

7,26

olefin C H

5,10

in a ring CH

4,4

C=

2,9

-CH=

5,3

-CH2-

6,2

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

oxygen -O-

8,4

C=O

12,66

H

O

19,1

C OH

-CH2OH

17,5

CHOH

18,2 26,6

C OH

10,7

-OH nitrogen

14,0

H H

N-

(Sumber: Reid, 1977)

1. Tangki Perebusan Steam T = 1500C P = 1 atm

Pati Lemak Serat Protein Abu H2O T= 300C P= 1 atm

1 Tangki 2

H2O T= 300C P= 1 atm

3

Perebusan

Steam T = 1000C P = 1 atm

Pati Lemak Serat Protein Abu H2O T= 500C P= 1 atm

Gambar LB-1 Sketsa alur di Tangki Perebusan

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Temperatur basis = 25°C = 298,15°K 303,15

303,15

Panas masuk = F1Pati

∫

Cp dT + F1Air

∫

298,15

298,15 303,15

1

F

Abu

∫

Cp dT + F

301,15

298,15

∫

∫

Lemak

Cp dT +

298,15

303,15

1

298,15

∫

303,15

Cp dT + F1protein

303,15

1

Cp dT + F

∫

Serat

298,15

CpdT + F2Air

298,15

Cp dT

= (1065,1515 kg/jam)(12,8490 kJ/kg) + (159,0909 kg/jam) (20,8152 kJ/kg) + (156,0606 kg/jam)( 12,8595 kJ/kg) + (25,7576 kg/jam)( 7,0217 kJ/kg) + (75,7576 kg/jam)( 13,2345 kJ/kg) + (33,333 kg/jam)(12,8490 kJ/kg) + (757,5756 kg/jam)(20,152 kJ/kg) = 36385,3160 kJ/jam

323,15

3

Panas keluar = F

Pati

∫

323,15

3

Cp dT + F

298,15

Air

∫

∫

Cp dT + F

protein

298,15

323,15

F3Abu

323,15

3

323,15

Cp dT + F3Lemak

298,15

∫

Cp dT +

298,15

∫

323,15

Cp dT + F3Serat

298,15

∫

Cp dT

298,15

= (1065,1515 kg/jam)(64,2450 kJ/kg) + (916,6665 kg/jam) (104,3739 kJ/kg) + (156,0606 kg/jam)( 64,2973 kJ/kg) + (25,7576 kg/jam)( 35,3715 kJ/kg) + (75,7576 kg/jam)( 66,1725 kJ/kg) + (33,333 kg/jam)( 64,2450 kJ/kg) = 182206,6072 kJ/jam

Panas yang dilepas steam (Q) = Qo – Qi = 145821,2912 kJ/kg kJ/hari Superheated steam pada 1 atm, 1500C, H(1500) = 2776,3 kJ/Kg

(Reklaitis, 1983)

Saturated steam pada 1 atm, 1000C, HV(1000C) = 2676 kJ/Kg

(Reklaitis, 1983)

HL(1000C) = 419,064 kJ/Kg

(Reklaitis, 1983)

λ = [H(150oC) – Hv(100oC)]+ [Hv(100oC) – Hl(100oC)] Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

λ = [2776,3-2676,1] + [2676,1-419,04] λ = 2357,26 kJ/kg

145821.2912 kJ / jam 2357,26 kJ / kg

Jumlah steam yang diperlukan (m) = Q/ λ =

= 61,8655 kg/jam

2. Reaktor Hidrolisa

Steam T = 1500C P = 1 atm

Pati Lemak Serat Protein Abu H2O T = 500C P = 1 atm

4

Reaktor

5

Glukosa Pati Lemak Serat Protein Abu H2O HCl T = 800C P = 1 atm

6

Hidrolisa

H2O HCl T = 300C P = 1 atm

Steam T = 1000C P = 1 atm

Gambar LB-2 Sketsa alur di Reaktor Hidrolisa

Temperatur basis = 25°C = 298,15°K 303,15

303,15

5

Panas masuk = F

Air

∫

5

Cp dT + F

HCl

∫

353,15

4

CpdT + F

298,15

298,15

353,15

dT + F4protein

∫

298,15

Pati

∫

353,15

Cp dT + F

298,15

353,15

Cp dT + F4Abu

4

∫

Air

∫

Cp

298,15

353,15

Cp dT + F4Lemak

298,15

∫

Cp dT +

298,15

353,15

4

F

Serat

∫

CpdT

298,15

= (1065,1515 kg/jam)( 64,2450 kJ/kg) + (916,6665 kg/jam) ( 230,4844 kJ/kg) + (156,0606 kg/jam)( 64,2973 kJ/kg) + (25,7576 kg/jam)(35,3517 kJ/kg) + (75,7576 kg/jam) ( 66,1725 kJ/kg) + (33,333 kg/jam) (64,2450 kJ/kg) + Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(286,3636 kg/jam)( 20,8152 kJ/kg) + (168,1818 kg/jam) ( 11,9831 kJ/kg) = 305783,9153 kJ/jam 353,15

6

Panas keluar = F

∫

HCl

353,15

6

CpdT + F

Pati

298,15

∫

Serat

∫

∫

Cp dT +

298,15

∫

353,15

Cp dT + F6Lemak

298,15

353,15

F

Air

353,15

Cp dT + F6Abu

298,15

6

Cp dT + F

298,15

353,15

F6protein

∫

353,15

6

∫

Cp dT +

298,15

353,15

6

CpdT + F

glukosa

298,15

∫

CpdT

298,15

= (168,1818 kg/jam)( 64,2450 kJ/kg) +(21,3030 kg/jam) (64,2973 kg/kJ) + (1087,0470 kg/jam)( 230,4844 kJ/kg) (156,0606 kg/jam)( 141,4540 kJ/kg) + (25,7576 kg/jam) (78,6881 kJ/kg) + (75,7576 kg/jam)( 145,5795 kJ/kg) + (33,333 kg/jam) ( 141,3390 kJ/kg) + (1159,8316 kg/jm) (128,9442 kJ/kg) = 469941,5130 kJ/jam

Reaksi :

C6H10O5

+

H2O

C6H12O6

Panas reaksi pada suhu 25oC (293,15 K) r = 1043,8485 kg/jam r. ∆Hr25 = [(-5830,8333) - (-4769,8148 + (-13564,6272))] kJ/kg x 1043,8485 kg/jam = 13051872,8334 kJ/jam Panas yang dilepas steam (Q) = r . ∆Hr 25 + ( Qo - Qi ) = 13.216.030,4311 kJ/jam Panas yang dilepas steam (Q) = Qo – Qi

= 13.216.030,4311 kJ/jam

Superheated steam pada 1 atm, 1500C, H(1500) = 2776,3 KJ/Kg

(Reklaitis, 1983)

Saturated steam pada 1 atm, 1000C, HV(1000C) = 2676 KJ/Kg

(Reklaitis, 1983)

HL(1000C) = 419,064 KJ/Kg

(Reklaitis, 1983)

λ = [H(150 C) – Hv(100 C)]+ [Hv(100 C) – Hl(100 C)] o

o

o

o

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

λ = [2776,3-2676,1] + [2676,1-419,04] λ = 2357,26 kJ/kg

13216030kJ / jam 2357,26 kJ / kg

Jumlah steam yang diperlukan (m) = Q/ λ =

= 5606,5222 kg/jam

3. Cooler 01 Air pendingin T = 250C P = 1 atm Pati Lemak Serat Protein Abu H2O HCl Glukosa T = 800C P = 1 atm

6

Cooler 01

Glukosa Pati Lemak Serat Protein Abu H2O HCl HMF T = 600C P = 1 atm

7

Air pendingin T = 500C P = 1 atm Gambar LB-3 Sketsa alur di Cooler 01

Temperatur basis = 25°C = 298,15°K Panas masuk ke cooler = panas keluar reaktor = 469941,5130 kJ/jam 333,15

∫

Panas keluar = F7HCl

333,15

CpdT + F7Pati

298,15

298,15

353,15

F7protein

∫

∫

Serat

∫

298,15

Cp dT +

∫

333,15

Cp dT + F7Lemak

298,15

333,15

F

∫

298,15

333,15

Cp dT + F7Abu

298,15

7

333,15

Cp dT + F7Air

Cp dT + F

glukosa

∫

298,15

Cp dT +

298,15

333,15

7

∫

353,15

7

CpdT + F

HMF

∫

CpdT

298,15

= (168,1818 kg/jam)( 93,8040 kJ/kg) +(21,3030 kg/jam) Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(89,9430 kJ/kg) + (1087,0470 kg/jam)( 146,3127 kJ/kg) (156,0606 kg/jam)( 90,0162 kJ/kg) + (25,7576 kg/jam) ( 49,7049 kJ/kg) + (75,7576 kg/jam)( 92,6415 kJ/kg) + (33,333 kg/jam)(89,9430 kJ/kg) + (1159,8316 kg/jam) ( 82,0554 kJ/kg) + (11,5983 kg/jam)(63,8750kJ/kg) = 297996,9306 kJ/jam

Panas yang diserap air pendingin (Q) = H(25oC) = 2528,9566 kJ/kg

Qo– Qi

= -171944,5824 kg/jam (Reklaitis, 1983)

H(50oC) = 2576,4251 kJ/kg

(Reklaitis, 1983)

λ = H[25oC] – H[50oC] = 2528,9566 – 2578,4251

= -49,4685 kJ/kg

Jumlah air pendingin yang diperlukan (m) = Q/ λ =

− 171944,5824 kg / jam − 49,4685 kJ / kg

= 3475,8398 kg/jam 4. Heater 01 Steam T = 1500C P = 1 atm

Pati 13 Lemak Heater 01 14 Protein H2O Glukosa Steam HMF T = 1000C 0 T= 50 C P = 1 atm P= 1 atm Temperatur basis = 25°C = 298,15°K Gambar LB-4 Sketsa alur di Heater 01 333,15

Panas masuk ke Heater = F13HCl

∫

333,15

CpdT + F13Pati

298,15

F

∫

protein

∫

CpdT + F

Lemak

∫

298,15

∫

CpdT +

298,15

333,15

13

298,15

333,15

CpdT + F13Air

298,15

333,15

13

Pati Lemak Glukosa Protein HMF H2O T= 800C P= 1 atm

333,15

13

CpdT + F

glukosa

∫

CpdT +

298,15

333,15

F13HMF

∫

CpdT

298,15

= (168,1818 kg/jam)( 93,8040 kJ/kg) +(0,1065 kg/jam) Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(89,9430 kJ/kg) + (1081,6117 kg/jam)( 146,3127 kJ/kg) + (0,7803 kg/jam)(90,0162 kJ/kg) + (0,3788 kg/jam)( 92,6415 kJ/kg)+ (1142,4922 kg/jam)( 82,0554 kJ/kg) +(11,5983 kg/jam) ( 63,8750 kJ/kg) = 268633,0973 kJ/jam

368,15

∫

Panas keluar = F14HCl

368,15

CpdT + F14Pati

298,15

∫

298,15

368,15

14

F

∫

protein

368,15

∫

CpdT + F14Air

CpdT +

298,15

368,15

14

CpdT + F

298,15

Lemak

∫

368,15

14

CpdT + F

∫

glukosa

298,15

CpdT +

298,15

368,15

F14HMF

∫

CpdT

298,15

= (168,1818 kg/jam)( 218,6608 kJ/kg) +(0,1065 kg/jam) (179,8860 kJ/kg) + (1081,6117 kg/jam)( 293,8785 kJ/kg) + (0,7803 kg/jam)( 180,0323 kJ/kg) + (0,3788 kg/jam) ( 185,2830 kJ/kg) + (1142,4922 kg/jam)( 164,1108 kJ/kg) + (11,5983 kg/jam) (127,7500 kJ/kg) = 543844,0110 kJ/jam Panas yang dilepas steam (Q) = Qo – Qi = 275210,9137 kJ/kg Superheated steam pada 1 atm, 1500C, H(1500) = 2776,3 kJ/Kg

(Reklaitis, 1983)

Saturated steam pada 1 atm, 1000C, HV(1000C) = 2676 kJ/Kg

(Reklaitis, 1983)

HL(1000C) = 419,064 kJ/Kg

(Reklaitis, 1983)

λ = [H(150oC) – Hv(100oC)]+ [Hv(100oC) – Hl(100oC)] λ = [2776,3-2676,1] + [2676,1-419,04] λ = 2357,26 kJ/kg Jumlah steam yang diperlukan (m) = Q/ λ =

275210,9137 kJ / jam 2357,26 kJ / kg

= 116,7504 kg/jam Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

5. Evaporator 1

Steam T = 1500C P = 1 atm

Glukosa H2O HCl HMF Pati Lemak Protein T= 800C P= 1 atm

14

Glukosa H2O HMF Pati Lemak Protein T = 1030C P= 1 atm

16 Evaporator-01

15

Steam T = 1000C P = 1 atm

H2O HCl T = 1030C P= 1 atm Gambar LB-5 Sketsa alur di Evaporator I

Temperatur basis = 25°C = 298,15°K Panas masuk ke evaporator 01 = panas keluar heater 01 = 543844,0110 kJ/jam 376 ,15

Panas keluar = F16Pati

∫

376 ,15

∫

CpdT + F16Air

298,15

298,15

376 ,15

16

F

Lemak

∫

CpdT + F

glukosa

376 ,15

∫

CpdT +

298,15 376 ,15

16

298,15

∫

376 ,15

CpdT + F16protein

∫

376 ,15

16

CpdT +F

298,15

HMF

∫

CpdT + F16Air

298,15

376 ,15

CpdT+ HVL + F16HCl

298,15

∫

CpdT + HVL

298,15

= (0,1065 kg/jam)( 200,4444 kJ/kg) + (486,7253 kg/jam) ( 32,1678 kJ/kg) +(0,7803 kg/jam)( 206,4582 kJ/kg) + (0,3788 kg/jam) (206,4582 kJ/kg) + (1142,4922 kg/jam)( 182,86632 kJ/kg) + (11,5983 kg/jam)( 142,3500 kJ/kg)+ (594,8864kg/jam)( 32,1678kJ/kg) + (168,1818 kg/jam) (13,3663 kJ/kg) + (1343656,8048 kg/jam) (74414,6947 kJ/kg) = 1665943,0204 kJ/jam

Panas yang dilepas steam (Q) = Qo– Qi

= 1122099,0095 kJ/jam

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Superheated steam pada 1 atm, 1500C, H(1500) = 2776,3 kJ/Kg

(Reklaitis, 1983)

Saturated steam pada 1 atm, 1000C, HV(1000C) = 2676 kJ/Kg

(Reklaitis, 1983)

0

HL(100 C) = 419,064 kJ/Kg

(Reklaitis, 1983)

λ = [H(150oC) – Hv(100oC)]+ [Hv(100oC) – Hl(100oC)] λ = [2776,3-2676,1] + [2676,1-419,04] λ = 2357,26 kJ/kg Jumlah steam yang diperlukan (m) = Q/ λ =

1122099,0095 kJ / jam 2357,26 kJ / kg

= 476,0183 kg/jam

6.Cooler 02

Air pendingin T = 250C P = 1 atm

Glukosa H2O HMF Pati Lemak Protein T = 1030C P= 1 atm

Glukosa H2O HMF Pati Lemak Protein T = 600C P= 1 atm

17

16

Cooler 02

Air pendingin T = 500C P = 1 atm Gambar LB-6 Sketsa alur di Cooler 02

376 ,15

376 ,15

Panas masuk = F16Pati

∫

CpdT + + F16Air

∫

298,15

298,15 376 ,15

16

F

Lemak

376 ,15

CpdT + F16protein

∫

CpdT + F

298,15

glukosa

CpdT +

298,15

376 ,15

16

∫

∫

376 ,15

16

CpdT +F

298,15

HMF

∫

CpdT

298,15

= (0,1065 kg/jam)( 200,4444 kJ/kg) + (486,7253 kg/jam) ( 32,1678 kJ/kg) +(0,7803 kg/jam)( 206,4582 kJ/kg) + (0,3788 kg/jam) (206,4582 kJ/kg) + (1142,4922 kg/jam) ( 182,86632 kJ/kg) +(11,5983 kg/jam) (142,3500 kJ/kg) = 226487,3452 kJ/jam Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

333,15

Panas keluar = F17Pati

∫

333,15

CpdT + + F17Air

298,15

∫

298,15

333,15

17

F

Lemak

333,15

∫

∫

CpdT + F17protein 333,15

7

CpdT + F1

298,15

glukosa

CpdT +

298,15

∫

333,15

17

CpdT +F

HMF

298,15

∫

CpdT

298,15

= (0,1065 kg/jam)( 89,9430 kJ/kg) + (486,7253 kg/jam) (146,3127 kJ/kg) + (0,7803 kg/jam)( 90,0162 kJ/kg) + (0,3788 kg/jam)( 92,6415 kJ/kg)+ (1142,4922 kg/jam) ( 82,0554 kJ/kg) +(11,5983 kg/jam)(63,8750 kJ/kg) = 165817,5094 kJ/jam

Panas yang diserap air pendingin (Q) = H(25oC) = 2528,9566 kJ/kg

Qo– Qi

= -60669,8358 kg/jam (Reklaitis, 1983)

H(50oC) = 2576,4251 kJ/kg

(Reklaitis, 1983)

λ = H[25oC] – H[50oC] = 2528,9566 – 2578,4251

= -49,4685 kJ/kg

Jumlah air pendingin yang diperlukan (m) = Q/ λ =

− 60669,8358 kg / jam − 49,4685 kJ / kg

= 1226,4337 kg/jam

Steam T = 1500C P = 1 atm

7. Evaporator 02 Glukosa H2O Pati Lemak Protein T = 600C P= 1 atm

20

22 Evaporator-02

21 H2O T = 1100C P= 1 atm

Steam T = 1000C P = 1 atm

S.glukosa H2O Pati Lemak Protein T = 1100C P= 1 atm

Gambar LB-7 Sketsa alur di Evaporator 02 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Temperatur basis = 25°C = 298,15°K 333,15

20

Panas masuk = F

∫

Pati

333,15

20

CpdT + + F

∫

Air

298,15

CpdT +

298,15

333,15

∫

F20Lemak

333,15

∫

F20protein

CpdT +

298,15

333,15

∫

CpdT + F20glukosa

298,15

CpdT

298,15

= (0,1065 kg/jam)( 89,9430 kJ/kg) + (486,7253 kg/jam) (146,3127 kJ/kg) +(0,7803 kg/jam)( 90,0162 kJ/kg) + (0,3788 kg/jam) ( 92,6415 kJ/kg) + (1142,4922 kg/jam)( 82,0554 kJ/kg) = 165041,5755 kJ/jam

383,15

Panas keluar = F22Pati

∫

383,15

CpdT + F22Air

298,15

∫

298,15

383,15

22

F

Lemak

∫

383,15

CpdT + F22protein

CpdT + F

glukosa

298,15

CpdT +

298,15

383,15

22

∫

∫

383,15

21

CpdT + F

Air

298,15

∫

CpdT

298,15

+ F21Air. HVL

= (0,1065 kg/jam)( 218,4330 kJ/kg) + (107,0796 kg/jam) (357,5326 kJ/kg) +(0,7803 kg/jam)( 218,6107 kJ/kg) + (0,3788 kg/jam)( 224,9865 kJ/kg) +(1142,4922 kg/jam) ( 224,9865 kJ/kg)+ (199,2774 kJ/kg) (379,6457 kg/jam) ( 37,7103 kJ/kg) (857497,3427 kg/jam) = 1089524,9863 kJ/jam

Panas yang dilepas steam (Q) = Qo– Qi

= 958729,8507 kJ/jam

Superheated steam pada 1 atm, 1500C, H(1500) = 2776,3 kJ/kg

(Reklaitis, 1983)

Saturated steam pada 1 atm, 1000C, HV(1000C) = 2676 kJ/kg

(Reklaitis, 1983)

0

HL(100 C) = 419,064 kJ/kg

(Reklaitis, 1983)

λ = [H(150 C) – Hv(100 C)]+ [Hv(100 C) – Hl(100 C)] o

o

o

o

λ = [2776,3-2676,1] + [2676,1-419,04] λ = 2357,26 kJ/kg Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

958729,8507 kJ / jam 2357,26 kJ / kg

Jumlah steam yang diperlukan (m) = Q/ λ =

= 406,7137 kg/jam

8. Cooler 03 Air pendingin T = 250C P = 1 atm

S.Glukosa H2O Pati Lemak Protein T = 1100C P = 1 atm

S.glukosa H2O Pati Lemak Protein T = 600C P = 1 atm

22

21 Cooler 03

Air pendingin T = 500C P = 1 atm Gambar LB-8 Sketsa alur di Cooler 03

383,15

383,15

21

Panas masuk = F

Pati

∫

21

CpdT + + F

∫

Air

CpdT + F

protein

298,15

298,15 383,15

F21Lemak

383,15

21

∫

∫

CpdT +

298,15

383,15

∫

CpdT + F21glukosa

298,15

CpdT

298,15

= (0,1065 kg/jam)( 218,4330 kJ/kg) + (107,0796 kg/jam) (357,5326 kJ/kg) +(0,7803 kg/jam)( 218,6107 kJ/kg) + (0,3788 kg/jam)( 224,9865 kJ/kg) + (1142,4922 kg/jam) ( 199,2774 kJ/kg) = 266236,3732 kJ/jam 333,15

Panas keluar = F22Pati

∫

333,15

CpdT + + F22Air

298,15

∫

298,15

333,15

22

F

Lemak

∫

298,15

333,15

CpdT + F22protein

∫

CpdT +

298,15

333,15

CpdT

22

+F

glukosa

∫

CpdT

298,15

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= (0,1065 kg/jam)( 89,9430 kJ/kg) + (107,0796 kJ/kg) ( 146,3127 kg/jam) +(0,7803 kg/jam)( 90,0162 kJ/kg) + (0,3788 kg/jam)( 92,6415kJ /kg) +(1142,4922 kg/jam)( 82,0554kJ/kg) = 109529,6651 kJ/jam

Panas yang diserap air pendingin (Q) = H(25oC) = 2528,9566 kJ/kg

Qo– Qi

= -14610,7239 kg/jam (Reklaitis, 1983)

H(50oC) = 2576,4251 kJ/kg

(Reklaitis, 1983)

λ = H[25oC] – H[50oC] = 2528,9566 – 2578,4251

= -49,4685 kJ/kg

Jumlah air pendingin yang diperlukan (m) = Q/ λ =

− 14610,7239 kg / jam − 49,4685 kJ / kg

= 295,3541 kg/jam

9. Kristalizer S.Glukosa H2O Pati Lemak Protein T = 600C P = 1 atm

Air pendingin T = 150C P = 1 atm 25

23 kristalizer Air Molase T= 150C P=1

24

Air pendingin T = 300C P = 1 atm

S.Glukosa H2O Pati Lemak Protein T = 150C P = 1 atm

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Gambar LB-9 Sketsa alur di Kristalizer Panas masuk ke kristalizer = panas keluar cooler 03 = 109529,6651 kJ/jam 288,15

Panas keluar = F25Pati

∫

288,15

CpdT + + F25Air

298,15

∫

298,15

288,15

25

F

∫

Lemak

CpdT

+F

CpdT

+

298,15

∫

glukosa

288,15

25

CpdT + F

molase

298,15

288,15

∫

∫

288,15

25

298,15

F25Air

288,15

CpdT + F25protein

∫

CpdT +

298,15

288,15

CpdT + F25olase

298,15

∫

CpdT

298,15

= (0,1065 kg/jam)( -25,698 kJ/kg) + (64,2477 kJ/kg)( -41,5269 kJ/kg) + (0,7803 kg/jam)( -25,7189 kJ/kg) + (0,3788 kg/jam)( -26,469 kJ/kg) + (892,3247 kg/jam)( -23,4444 kJ/kg) + (25,0167 kg/jam) (-23,4444 kJ/kg) + (42,8318 kg/jam)( -41,5269 kJ/kg) + ( 225,1507 kg/jam)(-23,4444 kJ/kg) = -31264,55926 kJ/jam

Panas yang diserap air pendingin (Q) = H(25oC) = 2528,9566 kJ/kg

Qo– Qi

= -140794,2244 kJ/jam (Reklaitis, 1983)

H(10oC) = 2499,2755 kJ/kg

(Reklaitis, 1983)

λ = H[25oC] – H[50oC] = 2499,2755 – 2528,9566

= -29,6811 kJ/kg

Jumlah air pendingin yang diperlukan (m) = Q/ λ =

− 140794,2244 kJ / jam − 29,6811 kJ / kg

= 4743,5649 kg/jam Steam T = 1500C P = 1 atm

10. Rotary Dryer

Gula.kristal H2O Molase Pati Lemak Protein T = 150C P = 1 atm

27

25 RD-01

26

Air Molase Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan T = 750C Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Steam T = 500C P = 1 atm

Gula kristal H2O Pati Lemak Protein T = 750C P = 1 atm

Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan

Gambar LB-10 Sketsa alur di Rotary Dryer

288,15

25

Panas masuk = F

∫

Air

288,15

25

CpdT + F

glukosa

298,15

CpdT + F

∫

protein

298,15

288,15

∫

F25lemak

∫

288,15

25

288,15

∫

CpdT + F25glukosa

298,15

+

298,15

288,15

∫

CpdT + F25molase

298,15

CpdT

298,15

= (64,2477 kg/jam)( -616,6897 kJ/kg) + (0,1065 kg /jam) (-25,6980 kJ/kg) + (152,0000 kg/jam)(-25,7189 kJ/kg) + (0,3788 kg/jam)(-26,4690 kJ/kg) + (154 kg/jam)( -23,4444 kJ/kg) + (25,0167 kg/jam (-18,25 kJ/kg) = -47609,9494 kJ/jam

348,15

26

Panas keluar = F

Air

∫

348,15

26

CpdT + F

∫

CpdT + F

Air

298,15

∫

CpdT + F27pati

CpdT +

333,15

CpdT + F27lemak

298,15

298,15

∫

298,15

333,15

333,15

F27glukosa

∫

molase

298,15

333,15

27

∫

CpdT +

298,15

333,15

27

F

protein

∫

CpdT

298,15

= (58,7866 kg/jam)( 673,9350 kJ/kg) + (25,0167 kg /jam) ( 91,2500 kJ/kg) + (892,3247 kg/jam)(22870,5 kJ/kg) + (5,4611 kg/jam)( 673,9350 kJ/kg) + (0,1065 kg/jam) (128,4900 kJ/kg) + (0,3788 kg/jam)(132,3450 kJ/kg) + (0,7803 kg/jam)(128,5945 kJ/kg) = 40907114,8300 kJ/jam

Panas yang dilepas steam (Q) = Qo– Qi 0

= 40954724,7782 kJ/jam 0

Superheated steam pada 1 atm, 150 C, H(150 ) = 2776,3 KJ/Kg

(Reklaitis, 1983)

Saturated steam pada 1 atm, 1000C, HV(1000C) = 2676 KJ/Kg

(Reklaitis, 1983)

HL(1000C) = 419,064 KJ/Kg

(Reklaitis, 1983)

λ = [H(150oC) – Hv(100oC)]+ [Hv(100oC) – Hl(100oC)] Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

λ = [2776,3-2676,1] + [2676,1-419,04] λ = 2357,26 kJ/kg

40954724,7782 kJ / jam 2357,26 kJ / kg

Jumlah steam yang diperlukan (m) = Q/ λ =

= 17373,8683 kg/jam

Air pendingin T = 250C P = 1 atm

11. Kondensor H2O HCl T = 103 0C P = 1 atm

15

a

kondensor

H2O HCl T = 30 0C P = 1 atm

Air pendingin T = 500C P = 1 atm Gambar LB-11 Sketsa alur di kondensor

Panas yang keluar pada alur 15 = panas masuk ke kondensor 303,15

15

Panas keluar = F

Air

∫

303,15

15

CpdT+ F

Air. HVL +

15

F

HCl

298,15

∫

CpdT +

298,15

F15HCl . HVL

= (168,1818 kg/jam)( 383,0000 kJ/kg) + (594,8864 kg/jam) ( 11,9831 kJ/kg) + (2258,6778 kJ/kg)(594,8864 kg/jam) + (442,4658 kJ/kg) (168,1818 kg/jam) = 714627,5892 kJ/jam Panas yang diserap air pendingin (Q) = H(25oC) = 2528,9566 kJ/kg

Qo– Qi

H(50oC) = 2576,4251 kJ/kg λ = H[25oC] – H[50oC] = 2528,9566 – 2578,4251

= -1367913,4905 kg/jam (Reklaitis, 1983) (Reklaitis, 1983) = -49,4685 kJ/kg

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jumlah air pendingin yang diperlukan (m) = Q/ λ =

− 1367913,4905 kg / jam − 49,4685 kJ / kg

= 27652,2128 kg/jam

LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN C.1 Gudang Penyimpanan Bahan Baku Jagung (GB-01) Fungsi

: Menyimpan bahan baku jagung sebelum diproses

Bentuk bangunan : Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap Bahan konstruksi : Dinding : batu-bata Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jumlah

Lantai

: aspal

Atap

: asbes

: 1 unit

Kondisi ruangan : Temperatur : 25°C Tekanan Kebutuhan

: 1 atm

: 1 minggu

Perhitungan Desain Bangunan : Digunakan 1 ikatan/karung memuat 20 kg bahan baku jagung. Diperkirakan bahan baku jagung terdapat ruang kosong berisi udara sebanyak 30%. Densitas jagung = 721 kg/m³

(www.Simetric.ac.uk)

Jadi : 1 karung memuat : Volume jagung =

20 kg = 0,0277 m³ 721 kg / m 3

Volume udara = 30% (0,0277 m³) = 0,0083 m³ Volume total = 0,0361 m³ Kebutuhan jagung = 1515,1515 kg/jam Banyak ikatan/karung yang perlu dalam 1 minggu : Jumlah ikatan/karung = 1515,1515 kg/jam x 24 jam x 7 hari 20 kg/karung = 12727 karung Volume total karung/minggu = 12727 x 0,0361 m3 = 458,9585 m3 Faktor kosong ruangan = 20% dan area jalan dalam gudang = 20%; sehingga: Volume ruang yang dibutuhkan = (1,4) 458,9585 m3 = 642,5419 m3 Dibangun 1 gedung penyimpanan : Volume gedung = 642,5419 m3 Bangunan diperkirakan dibangun dengan lebar 12 m, dengan tinggi tumpukan karung 3 m, sehingga : V =pxlxt 642,5419 m3 = p.(12 m).(3 m) p = 17,8611 m = 18 m Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tinggi bangunan direncanakan 2 x tinggi tumpukan bahan baku = 6 m Jadi ukuran bangunan gedung yang digunakan adalah : Panjang

= 18 m

Lebar

= 12 m

Tinggi

= 6m

C.2 Tangki Perebusan Jagung (T-01) Fungsi

: Untuk merebus jangung

Bentuk

: Silinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon Stell SA-285 grade A Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur

= 50°C

Tekanan

= 1 atm

Laju alir

= 1515,1515 kg/jam

Tabel L.C -1 Komposisi Bahan di Tangki Perebusan komponen pati protein abu air lemak serat densitas larutan Densitas (ρ)

kg/jam 1065,1515 156,0606 25,7576 159,0909 75,7576 33,3333

x

kg/m3 0,7030 0,1030 0,0170 0,1050 0,0500 0,0220 1

1500 1130 1547 988,07 882,755 720

kg/m3 1054,5000 116,3900 26,2990 103,7473 44,1378 15,8400 1360,9141

= 1360.9141 kg/m3

Kebutuhan perancangan = 2 jam Faktor kelonggaran

= 20 %

Perhitungan: a. Volume bahan, Vcamp = Vl

1515,1515kg / jam × 24 jam = 14,3937 m3 3 1360,9141kg / m

= 14,3937 m3/1 tangki

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 14,3937 m3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 14,3937 m3 = 17,2724 m3 b. Diameter dan tinggi shell, asumsi Hs : Di = 4 : 3 Volume shell tangki (Vs) Vs = 14 πDi 2 H s

Volume tutup tangki (Ve) Ve =

π 24

Di 3

(Brownell, 1959)

Volume tangki (V) V = Vs + 2Ve V = 1,1781Di3 17,2724 m3 = 1,1781πDi3

Di = 2,4475 m Hs = 3,2633 m c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 2,4475 m Asumsi Hd : Di = 1 : 4 Tinggi tutup

=

1 (2,4475) = 0,6119 m 4

(Brownell,1959)

Tinggi total tangki = Hs+ Hd = 3,2633 m + 0,6119 m = 3,8752 m

d. Tebal shell tangki

t=

PD + n .C 2SE − 1,2P

(Brownell,1959)

di mana: t = tebal shell

P = tekanan desain

D = diameter dalam tangki

S = allowable stress

E = joint efficiency

C = faktor korosi

n = umur alat perhitungan : Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

 14,3937   vl  Tinggi cairan dalam tangki (l) =   × Hs =   × 3,26331 = 2,7195 m  vt   17,2724  Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa P = ρ.g.l = (1369,0026kg/m3 )(9,8 m/s2)(2,7195 m) = 36484,7828 Pa = 36,4848 kPa Poperasi

= 101,3250 kPa

Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesign

= (1,2) (101,3250 kPa + 36,4848 kPa) = 165,3717 kPa

Joint efficiency

= 0,8

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 13750 psia = 94802,9500 kPa umur alat (n)

(Perry, 1999)

= 10 tahun

Corrosion Allowance = 0,1250 in

Tebal shell tangki: PD + n.C 2SE − 1,2P (165,3717 kPa) (96,3583 in) = + 10.(0,1250in) 2(94802,9500 kPa)(0,8) − 1,2(165,3717 kPa) = 1,3552 in

t=

Tebal shell standar yang digunakan = 1 ½ in

(Brownell, 1959)

e. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell Tebal tutup atas = 1 ½ in

C.3 Tangki Penyimpanan HCl (T -02) Fungsi

: Untuk menyimpan HCl sebelum diproses

Bentuk

: Silinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon Stell SA-285 grade A Jenis sambungan : Double welded butt joints Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur

= 30°C

Tekanan

= 1 atm

Laju alir

= 454,5454 kg/jam

Tabel L.C -2 Komposisi Bahan di Tangki Penyimpanan HCl komponen HCl air

laju alir (kg/jam) 168,1818 286,3636 454,5454

%berat 0,3700 0,6300 1,0000

ρ(kg/m3) 627,7807 988,0700

ρcampuran (kg/m3) 232,2789 622,4841 854,7630

= 854,7630 kg/m3

Densitas (ρ)

Kebutuhan perancangan = 7 hari Faktor kelonggaran

= 20 %

Perhitungan: a. Volume bahan, Vcamp =

454,545kg / jam × 7 hari × 24 jam = 89.3390 m3 854,7630kg / m 3

= 89,3390 m3/1

Vl

= 89,3390 m3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 89,3390 m3 = 107,2067 m3 b. Diameter dan tinggi shell, asumsi Hs : Di= 4 : 3 Volume shell tangki (Vs) Vs = 14 πDi 2 H s

Volume tutup tangki (Ve) Ve =

π 24

Di 3

(Brownell, 1959)

Volume tangki (V) V = Vs + 2Ve Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

V = 1,1781Di 3 107,2067 m 3 = 1,1781πDi 3

Di = 4,4979 m Hs = 5,9973 m c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 4,4979 m Asumsi Hd : Di = 1 : 4 Tinggi tutup

=

1 (4,4979) = 1,1245 m 4

(Brownell,1959)

Tinggi total tangki = Hs+ Hd = 5,9973 m + 1,1245 m = 7,1217 m

d. Tebal shell tangki

t=

PD + n .C 2SE − 1,2P

(Brownell,1959)

di mana: t = tebal shell

P = tekanan desain

D = diameter dalam tangki

S = allowable stress

E = joint efficiency

C = faktor korosi

n = umur alat

perhitungan  89,3390   vl  Tinggi cairan dalam tangki (l) =   × Hs =   × 5,9973 = 4,9977 m  vt   107,2067  Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa P = ρ.g.l = (854,7630 kg/m3 )(9,8 m/s2)(4,9977 m) = 41864,2112 Pa = 41,8642 kPa Poperasi

= 101,3250 kPa

Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesign

= (1,2) (101,3250 kPa + 41,8642 kPa) = 171,8271kPa

Joint efficiency

= 0,8

(Brownell, 1959)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Allowable stress = 13750 psia = 94802,9500 kPa umur alat (n)

(Perry, 1999)

= 10 tahun

Corrosion Allowance = 0,1250 in Tebal shell tangki: PD + n.C 2SE − 1,2P (171,8271 kPa) (177.0839 in) = + 10.(0,1250in) 2(94802,9500 kPa)(0,8) − 1,2(171,8271 kPa) = 1,4509 in

t=

Tebal shell standar yang digunakan = 1 ½ in

(Brownell, 1959)

e. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell Tebal tutup atas = 1 ½ in

C.4 Tangki sisa HCl (T-03) Fungsi

: Untuk menyimpan sisa HCl setelah diproses

Bentuk

: Silinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon Stell SA-285 grade A Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Perhitungan spesifiksi alat sama dengan spesifikasi Tangki HCl diatas terlsmpir pada bab V, dan spesifikasinya adalah : Ukuran

: .Silinder

Tutup

: Diameter

: 5,2379 m

Tinggi

: 6,9839 m

Tebal

: 2 in

: Diameter

: 5,2379 m

Tinggi

: 1,309 m

Tebal

: 2 in

C.5 Tangki Molase (T-04) Fungsi

: Untuk menyimpan molase

Bentuk

: Silinder dengan dasar dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon Stell SA-285 grade C Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur

= 15°C

Tekanan

= 1 atm

Laju alir

= 1642.0814 kg/jam

Tabel L.C -3 Komposisi Bahan di Tangki Molase Komponen Air molase total

F

V (m3/jam)

Densitas 42,8318 225,1507 267,9825

982,104 1360

0,0436 0,1656 0,2092

Densitas (ρ) = 1281.2059 kg/m3 Kebutuhan perancangan = 7 hari Faktor kelonggaran

= 20 %

Perhitungan: a. Volume bahan, Vcamp =

267,9825kg / jam × 24 jam × 7 jam = 35,1396 m3 1281,2059kg / m 3

= 35,1396 m3/1 tangki

Vl

= 35,1396 m3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 35,1396 m3 = 42,1675 m3

b. Diameter dan tinggi shell, asumsi Ht : Dt = 4 : 3

Volume tangki (Vt) Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Vt = 14 πDt 2 Ht Volume tutup tangki (Vt) Vt =

3π 4

Dt 3

(Brownell, 1959)

Volume tangki (V)

3 V = πDt 3 4 42,1675 m 3 =

3 πDt 3 3

Dt = 2,6154 m Ht = 7,8461 m c. Tebal shell tangki

t=

PR + n .C SE − 0,6P

(Perry & green,1999)

di mana: t = tebal shell

P = tekanan desain

D = diameter dalam tangki

S = allowable stress

E = joint efficiency

C = faktor korosi

n = (umur alat)

R = Jari-jari tangki

perhitungan :  35,1396   vl  Tinggi cairan dalam tangki (l) =   × Ht =   × 2,6154 = 6,5384 m  vt   42,1675  Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa P = ρ.g.l = (1281,2059 kg/m3 )(9,8 m/s2)(6,5384 m) = 82094,8145 Pa = 82,0948 kPa =11,9068 psia Poperasi

= 101,3250 kPa =14,696 Psia

Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesign

= (1,2) (14,696 Psia + 11,9068 Psia) = 31,9234 Psia

Joint efficiency

= 0,85

Allowable stress = 13700 psia umur alat (n)

(Brownell, 1959) (Perry, 1999)

= 10 tahun

Corrosion Allowance = 0,002 in Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tebal shell tangki: PR + n.C SE − 0,6P (31,9234 Psia) (102,9665/2 in) = + 10.(0,002in) (13700psia)(0,85) − 0,6(31,9234Psia) = 0,1614 in

t=

Tebal shell standar yang digunakan = ½

in

(Brownell, 1959)

d. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell Tebal tutup atas = ½ in

C.6 Kolom Adsorpsi (KA-01) Fungsi

: Untuk menjernihkan larutan glukosa

Bentuk

: Silinder vertikal dengan dasar dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon Stell SA-285 grade A Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur

= 60°C

Tekanan

= 1 atm

Laju alir

= 1642,0814 kg/jam

Densitas (ρ) umpan = 1.369,0026 kg/m3 Vcamp. umpan =

1.642,0814 kg / jam = 1,1995 m3/jam 3 1.369,0026 kg / m

Perbandingan volume karbon aktif yang dibutuhkan dan umpan adalah 1 : 10 Maka volume karbon aktif = 0,1 x 1,1995 m3/jam = 0,1199 m3/jam Densitas (ρ) karbon aktif = 1850 kg/m3 Laju alir karbon aktif

= (0,1199 m3/jam) (1850 kg/m3) = 221,9025 kg/jam

Tabel L.C-4 Komposisi bahan pada kolom adsorpsi Bahan

(kg/jam)

x

ρ (kg/m3)

ρ (kg/m3)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Umpan 1.642,0814 Karbon aktif 221,9025 1.863,9839

0,8810 0,1190 1,0000

Densitas (ρ) campuran

= 1.426,2641 kg/m3

Laju alir volumetrik

=

1369,0026 1.206,0264 1850 220,2377 1.426,2641

1.863,9839 kg / jam = 1,3069 m3 / jam 1.426,2641 kg / m3

= 1,3069m3/jam. 2 jam

Volume bahan Vl

= 2,6138 m3 Volume tangki Vt = (1 + 0,2) x 2,6138 m3 = 3,1366 m3 Untuk pengadukan

Dt =1 Hc

(McCabe, 1999)

Dt = Hc Dt = Hcs + He ; di mana Hcs = tinggi cairan dalam shell Diameter tutup = diameter reaktor = Dt Rasio axis ellipsoidal head = 2 : 1 Tinggi tutup = He =

Dt 4

(Brownell, 1959)

Maka, Dt = Hcs + He Dt = Hcs + Hcs =

Dt 4

3 Dt 4

Volume tutup bawah reaktor =

π 3 Dt 24

Volume cairan dalam shell =

π 2 D t .H cs 4

=

π 2 3 Dt . Dt 4 4

=

3 3 πD t 16

(Brownell, 1959)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Volume cairan dalam tangki =

3 π 3 3 πD t + Dt 16 24

11 3 πD t 48 Dt = 1,6335 m

3,1366 m3 =

Maka tinggi cairan dalam reaktor, Hc = 1,6335 m Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan Dt : Ht = 3 : 4 Ht =

4 4 D t = (1,6335) = 2,1780 m 3 3 Dt 1,6335 m = = 0,4048 m 4 4

Tinggi tutup, He =

Tinggi shell, Hs = Ht – 2He = 2,1780 – (2 x 0,4048) = 1,3613 m Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x h = 1.426,2641 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,6335 m = 22.832,3254 Pa = 22,8323 kPa

Tekanan operasi, Poperasi = 101,325 kPa + 22,8323 kPa = 124,1573 kPa Faktor kelonggaran Maka, Pdesign

= 20 %

= (1,2) (124,1573 kPa) = 148,9888 kPa

Joint efficiency = 0,8

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 12.650 lbm/in2 = 87.218,714 kPa

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki:

PD + nC 2SE − 1,2P (124,1573 kPa) (1,6335 m) = + (×10(0,1250in × 0,0254m) 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2 (124,1573 kPa) = 0,0335 m = 1,3388 in

t=

e.Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell Tebal tutup atas = 1 ½ in Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

C.7 Tangki Limbah (T-04) Fungsi

: Untuk menyimpan hasil limbah dari filter press

Bentuk

: Silinder dengan dasar dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur

= 60°C

Tekanan

= 1 atm

Laju alir

= 296,3653 kg/jam

Tabel L.C -5 Komposisi Bahan di Tangki Limbah Komponen pati protein serat air lemak serat densitas larutan

kg/jam 21,1965 155,2803 33,3333 5,4325 75,3788 5,7412 296,3626

x

kg/m3 0,0715 0,5240 0,1125 0,0183 0,2543 0,0194 1

1500 1130 1547 988,07 882,755 720

kg/m3 107,2833 592,0678 173,9984 18,1119 224,5257 13,9480 1129,9350

= 1129,9350 kg/m3

Densitas (ρ)

Kebutuhan perancangan = 5 hari Faktor kelonggaran

= 20 %

Perhitungan: a. Volume bahan, Vcamp = Vl

296,3653kg / jam × 24 jam × 5hari = 31,4742 m3 3 1281,2059kg / m

= 31,4742 m3/1 tangki = 31,4742 m3

Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 31,4742 m3 = 37,7691 m3 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

b. Diameter dan tinggi shell, asumsi Ht : Dt = 4 : 3

Volume tangki (Vt) Vt = 14 πDt 2 Ht Volume tutup tangki (Vt) Vt =

3π 4

Dt 3

(Brownell, 1959)

Volume tangki (V)

3 V = πDt 3 4 3 πDt 3 3

37,7691 m 3 =

Dt = 3,1768 m Ht = 4,2357 m

c. Diameter dan tinggi tutup Diameter tutup = diameter tangki = 3,1768 m Asumsi Hd : Di = 1 : 4 Tinggi tutup

=

1 (3,1768) = 0,7942 m 4

(Brownell,1959)

Tinggi total tangki = Hs+ Hd = 4,2357 m + 0,7942 m = 5,0299 m

d. Tebal shell tangki

t=

PR + n .C SE − 0,6P

(Perry & green,1999)

di mana: t = tebal shell

P = tekanan desain

D = diameter dalam tangki

S = allowable stress

E = joint efficiency

C = faktor korosi

n = (umur alat)

R = Jari-jari tangki

perhitungan : Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

 31,4742   vl  Tinggi cairan dalam tangki (l) =   × Ht =   × 4,2357 = 3,5297 m  vt   37,7691  Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa P = ρ.g.l = (1129,9350 kg/m3 )(9,8 m/s2)(3,5297 m) = 39086,0790 Pa = 39,0861 kPa =5,6690 psia Poperasi

= 101,3250 kPa =14,696 Psia

Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesign

= (1,2) (14,696 Psia + 5,6690 Psia) = 24,438 Psia =168,4833 kPa

Joint efficiency

= 0,85

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 13700 psia umur alat (n)

(Perry, 1999)

= 10 tahun

Corrosion Allowance = 0,002 in Tebal shell tangki: PR + n.C SE − 0,6P (168,4833 kPa) (125,0692 in) = + 10.(0,1250in) (94802,9500)(0,8) − 0,6(168,4833 kPa) = 1,3891 in

t=

Tebal shell standar yang digunakan = 1 ½

in

(Brownell, 1959)

e. Tebal tutup tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell Tebal tutup atas = 1 ½

in

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

C.8 Cooler 01 Fungsi : Menurunkan temperatur campuran sebelum dialirkan ke filter press Jenis

: 1-2 shell and tube

Jumlah : 1 Fluida Panas (Steam) Laju alir fluida masuk (W)

= 2727,2725 kg/jam = 10143,64041

lb /unit jam

Temperatur masuk (T1)

9   = 80 oC =  80 x + 32  o F = 176 oF 5  

Temperatur keluar (T2)

9   = 60oC =  60 x + 32  o F = 140 oF 5  

Fluida dingin Laju umpan dingin masuk (w)= 3475,8398 kg/jam = 7662,836

lb /unit jam

Temperatur masuk (t1)

9   = 25oC =  25 x + 32  o F = 77 oF 5  

Temperatur keluar (t2)

9   = 50 C =  50 x + 32  F = 122 oF 5  

Panas yang diserap (Q)

= 171944

o

O

kJ jam

= 162.971,3783

Btu /unit jam

(1) ∆t = beda suhu sebenarnya ∆ t 2 = T 1 – t2

= 176 – 122

∆ t 1 = T 2 – t1

= 140 – 77 = 63 oF

= 54 oF

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

∆t2 - ∆t1

= 54 –63 = -9 oF

LMTD

=

∆t 2 - ∆t 1 = ∆ t2 2,3 log ∆ t1

−9 2,3 log

54 63

= 25,3845 oF Menentukan nilai ∆ t : R =

T1 - T2 176 - 140 = = 0,800 122 - 77 t 2 - t1

S =

t 2 - t1 T1 - t 1

=

122 − 77 = 0.4545 176 − 77

Dari Fig. 8 (Kern, 1950, hal. 828) diperoleh FT = 0,9500 ∆ t = LMTD x FT

= 25,3845 oF x 0.9500= 24,1153oF

(2) Temperatur Kalorik Tc =

T1 + T2 = 2

176 + 140 = 158 oF 2

tc =

t1 + t 2 = 2

140 + 77 = 99,5 oF 2

Jenis pendingin shell and tube Asumsi instalasi pipa dari tabel 9 dan tabel 10 hal 841-843 (Kern,1950)

:

Tube : Diameter luar

: 3/4 in

BWG

: 18

Pitch

: 15/16 in. triangular pitch

Panjang tube

: 15 ft

a”

: 0,1963 ft2

- Dari tabel 8 (Kern, 1950, hal 840), UD = 6-60 Btu/jam. ft.oF Diambil UD A =

= 50 Btu/jam. ft.OF

Q 162971,3783 = =135,1601 ft 2 U D x Δt 50 x 24,1153

Jumlah tube, Nt =

A 135,1601 = = 45,9026 L x a" 15 x 0,1963

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Yang paling mendekati : Nt = 47 4 tube pass 3/4 in OD 18 BWG pada 15/16 in triangular pitch shell ID = 10 in Sheel side = fluida panas Tube side = air pendingin

HOT FLUID : SHELL SIDE

COLD FLUID : TUBE SIDE

(3’) Flow Area

(3) Flow Area

Clearence, C’ = 0,1875 ft2

Dari tabel 10 (Kern,1950,hal 843) diperoleh at’ = 0,3340 in2

ID × C '× B 144 Pt 10 × 0,1875 × 5 = 144 × 0,9375

Flow Area, as =

Ntat ' 144 × n 47 × 0,3340 = 144 × 4 = 0,0273 ft2

Flow Area, at =

= 0,0694 ft2

(4’) Mass Velocity Mass Velocity, Gs =

=

(4) Mass Velocity W as

6012,5450 0,0694

= 86.580,6473 lb/hr.ft2

Mass Velocity, Gt =

=

W at

27662,8364 0,0273

= 281.169,1795 lb/hr.ft2

(5’) Reynold Number

(5) Reynold Number

Dari fig.28 (inset) (kern 1950,hal 838)

Tube ID = 0,652 in → Dt = 0,652/12

diperoleh De = 0,55 in = 0,0458 ft

ID = 0,0543 ft

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Viscositas fluida panas pada Tc = 158 oF

Pada tc =99,5 oF, µ air = 0,6817 cp x

2,42 µ = 0,3612Cp x 2,42 µ

= 1,6498 lb/ft.jam

(Kern, 1950)

= 0,8742 lb/ft.jam

Bil. Reynold, Re

=

Des × Gt

µ

0,0458 × 86.580,6473 0,8742

=

Bil Reynold,Ret =

=

Dt × Gt

µ

0,0543 × 281.169,1795 1,64984

= 4536,0257

= 9259,6282

(6’) jH Faktor

(6) jH Faktor

Dari fig 28; Kern diperoleh

Dari fig 24; Kern diperoleh

jH faktor = 35

jH faktor = 30

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

Kap. Panas, Cp pada Tc = 1,0024 Btu/lb.0F Kap. Panas, Cp pada Tc = 0,9986 Btu/lb.0F Konduktivitas, k = 0,3530 Btu/hr.ft2. 0F/ft

Konduktivitas, k = 0,3372

Btu/hr.ft2.0F/ft

 Cp × µ  1/3    k 

=

 1,0024 × 0,8742  1/3   0,3530  

= 1,3540

 Cp.µ  1/3 =  0,9986 × 1,6498  1/3     0,3372  k   

= 1,6970

(8’) Suku  ho   φs   

(8) Suku  ho 

ho = jH k  cµ  1/3   De  k  φs

ho = jH k  cµ  1/3   di  k  φt

 φt 

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 35x

0,3530 x 1,3540 0,0458

= 365,2607 btu/hr.ft2 0F

=30 x

0,3372 x 1,06970 0,0543

= 315,9002 btu/hr.ft2 0F

(9’) TUBE WALL TEMPERATUR

(9) Suku  hio   φt   

ho φs wall temp, tw = tc + (Tc − tc ) hio ho + φs φs

hio = φt

 ho  x di    φt  do

99,5+

106,8783 × (178,7 − 99,5) 106,8783 + 274,6225

= 315,9002 x

0,652 = 274,6225 0,75

= 115,8889 0F (10’) Koreksi viskositas

(10) Koreksi viskositas

µw pada tw = 0,4279 cP x 2,42

µw pada tw= 0,5231cP x 2,42 =1,2658

lb/ft.hr = 1,0355 lb/ft.h 0,14 Koreksi,фs =  µ   µw   

koreksi, фt =  µ  0,14  µw    0,14 =  1,6498  = 1,0378 1 , 2658  

0,14 =  0,8742  = 0,9766  1,0355 

(11’) Koefisien Koreksi

(11) Koefisien Koreksi

koef. Koreksi, ho =  ho  φs  φs   

koef. Koreksi, hio =  hio  φt  φt   

= 365,2607 x 0,9766

= 274,6225x 1,03078

= 356,7035 Btu/hr.ft2.0F

= 285,0018 Btu/hr.ft2.0F

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(12) Clean Overall Coeffisient, Uc Clean Overall Coeffisient, Uc = =

ho × hio ho + hio

356,2607 x 285,0018 =158,3360 35,2607 + 285,0018

(13). Desing Overall Coeffisient, UD A = L x Nt x a” = 15 x 47 x 0,1963 = 138,3915 ft2 UD =

Q 57.503,6830 = = 48,8325 Btu/jam ft 2o F A x Δt 42,4008x29,8752

(14). Dirt Factor, Rd Rd =

U C − U D 158,3360 − 48,8325 = = 1,00001 hr.ft2.oF/Btu U C x U D 158,32360 x 48,8325

Rd ketentuan = 0,003 hr.ft2.oF/Btu

(Kern, 1950, hal.840)

Rd perhitungan > Rd ketentuan, maka disain dapat diterima

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

PRESSURE DROP

(1’) Friction Coefficient

(1) Friction Coefficient

dari fig. 29 kern diperoleh :

dari fig. 26 kern diperoleh :

friction coeff, f = 0,0200 ft2/in2

friction coeff, f = 0,0003 ft2/in2

(2’) Jumlah Cross

(2) ΔP Dalam Pipa

jumlah cross, N + 1 = 12 L B

Spesific Gravity, s = 1

=

12 × 15 = 36 5

Pressure Drop, ΔP =

fGt2 Ln 5,22 × 1010 d i sφt

281.169,17952 × 15 × 4 = 0,0003 × 10 5,22 × 10 × 0,0543 × 1 × 1,0378

(3’) Pressure Drop Spesific Gravity, s = 1,1983 Pressure Drop, ΔP = f

= 0,4835 Psi

Gs2Ds(N+1)

5,22x 1010 DeS φs

.580,64732 × (0,8333) × 36 = 0,0200 × 86 5,22 × 1010 × 0,0458 × 1,1983 × 0,9598

(3) ΔP Reduksi (antar Passes) dari fig. 27 Kern diperoleh : 2 Faktor V ' = 0.0050 2g

= 1,5688 Psi ΔP hitung = 1,5688 < 10 Psi (dibolehkan)

4n V 2 s 2g ' 4× 4 = x 0,005 1 = 0,0800 psi

Pressure Drop, ΔP =

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

ΔPT total = 0,4835 + 0,0800 = 0,5635 Psi ΔP hitung = 0,5635 < 10 Psi (ΔPdiizinkan) C.9 Cooler 02 Fungsi : Menurunkan temperatur campuran sebelum dialirkan ke Tangki Karbon Aktif Jenis

: 1-2 shell and tube

Jumlah : 1 Fluida Panas (Steam) Laju alir fluida masuk (W)

= 1642,0813 kg/jam = 13620,1324

lb /unit jam

Temperatur masuk (T1)

9   = 103 oC = 103 x + 32  o F = 217 oF 5  

Temperatur keluar (T2)

9   = 60oC =  60 x + 32  o F = 140 oF 5  

Fluida dingin Laju umpan dingin masuk (w)= 1226,4337 kg/jam = 2703,7977 lb/jam /unit Temperatur masuk (t1)

9   = 25oC =  25 x + 32  o F = 77 oF 5  

Temperatur keluar (t2)

9   = 50 OC =  50 x + 32  F = 122 oF 5  

Panas yang diserap (Q)

= 60669,8358

kJ jam

= 57.503,6830

Btu /unit jam

o

(1) ∆t = beda suhu sebenarnya Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

∆ t 2 = T 1 – t2

= 217 – 122

∆ t 1 = T 2 – t1

= 140 – 77 = 63 oF

∆t2 - ∆t1

= 95,4 – 63 = 32,4 oF

LMTD

=

= 95,4 oF

∆t 2 - ∆t 1 = ∆ t2 2,3 log ∆ t1

32,4 95,4 2,3 log 63

= 33,9491 oF Menentukan nilai ∆ t : R =

T1 - T2 217 - 140 = = 1,72 122 - 77 t 2 - t1

S =

t 2 - t1 T1 - t 1

=

122 − 77 = 0.3205 217 − 77

Dari Fig. 8 (Kern, 1950, hal. 828) diperoleh FT = 0,8800 ∆ t = LMTD x FT

= 33,9491 oF x 0.8800 = 29,8752 oF

(2) Temperatur Kalorik Tc =

T1 + T2 = 2

217 + 122 = 178,7 oF 2

tc =

t1 + t 2 = 2

140 + 77 = 99,5 oF 2

Jenis pendingin shell and tube Asumsi instalasi pipa dari tabel 9 dan tabel 10 hal 841-843 (Kern,1950)

:

Tube : Diameter luar

: 3/4 in

BWG

: 18

Pitch

: 15/16 in. triangular pitch

Panjang tube

: 12 ft

a”

: 0,1963 ft2

- Dari tabel 8 (Kern, 1950, hal 840), UD = 6-60 Btu/jam. ft.oF Diambil UD A =

= 50 Btu/jam. ft.OF

Q 2703,7957 = = 38,4960 ft 2 U D x Δt 50 x 29,8752

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jumlah tube, Nt =

A 38,4960 = = 16,3423 L x a" 12 x 0,1963

Yang paling mendekati : Nt = 18 8 tube pass 3/4 in OD 18 BWG pada 15/16 in triangular pitch shell ID = 8 in

(Kern, 1950)

Sheel side = fluida panas Tube side = air pendingin

HOT FLUID : SHELL SIDE

COLD FLUID : TUBE SIDE

(3’) Flow Area

(3) Flow Area

Clearence, C’ = 0,1875 ft2

Dari tabel 10 (Kern,1950,hal 843) diperoleh at’ = 0,3340 in2

ID × C '× B 144 Pt 8 × 0,1875 × 5 = 144 × 0,9375

Flow Area, as =

Ntat ' 144 × n 18 × 0,3340 = 144 × 8 = 0,0052 ft2

Flow Area, at =

= 0,0556 ft2

(4’) Mass Velocity Mass Velocity, Gs =

=

(4) Mass Velocity W as

3620,1324 0,0556

= 65.162,3838 lb/hr.ft2

(5’) Reynold Number

Mass Velocity, Gt =

=

w at

3620,1324 0,0052

= 518.092,5959 lb/hr.ft2

(5) Reynold Number

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dari fig.28 (inset) (kern 1950,hal 838)

Tube ID = 0,652 in → Dt = 0,652/12

diperoleh De = 0,55 in = 0,0458 ft

ID = 0,0543 ft

Viscositas fluida panas pada Tc = 178,7 oF Pada tc =99,5 oF, µ air = 0,6817 cp x 2,42 µ = 0,3151 Cp x 2,42 µ

= 1,6498 lb/ft.jam

(Kern, 1950)

= 0,7625 lb/ft.jam

Bil. Reynold, Re

=

Des × Gt

µ

0,0458 × 65.162,3838 0,7625

=

=3914,0160

Bil Reynold,Ret =

=

Dt × Gt

µ

0,0543 × 2518.092,5959 1,64984

= 17.021,1291

(6’) jH Faktor

(6) jH Faktor

Dari fig 28; Kern diperoleh

Dari fig 24; Kern diperoleh

jH faktor = 34

jH faktor = 50

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

Kap. Panas, Cp pada Tc = 1,0029 Btu/lb.0F Kap. Panas, Cp pada Tc = 0,9986 Btu/lb.0F Konduktivitas, k = 0,3535 Btu/hr.ft2. 0F/ft

Konduktivitas, k = 0,3372

Btu/hr.ft2.0F/ft

 Cp × µ  1/3    k 

=

 1,0029 × 0,7625  1/3   0,3535  

= 1,2933 (8’) Suku  ho   φs   

 Cp.µ  1/3 =  0,9986 × 1,6498  1/3     0,3372  k   

= 1,6970 (8) Suku  ho   φt 

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

ho = jH k  cµ  1/3   De  k  φs = 34 x

0,3530 x 1,2933 0,0458

= 338,9150 btu/hr.ft2 0F

ho = jH k  cµ  1/3   di  k  φt =50 x

0,3372 x 1,6970 0,0543

= 526,9138 btu/hr.ft2 0F

(9’) TUBE WALL TEMPERATUR

(9) Suku  hio   φt   

ho φs wall temp, tw = tc + (Tc − tc ) hio ho + φs φs

hio = φt

 ho  x di    φt  do

99,5+

108,7490 × (178,7 − 99,5) 108,7490 + 292,9307

= 526,9138 x

0,652 = 458,0637 0,75

= 120,9423 0F (10’) Koreksi viskositas

(10) Koreksi viskositas

µw pada tw = 0,4435 cP x 2,42

µw pada tw= 0,5494cP x 2,42 =1,3295

lb/ft.hr = 1,0734 lb/ft.h 0,14 Koreksi,фs =  µ   µw   

koreksi, фt =  µ  0,14  µw    0,14 =  1,6498  = 1,0309  1,3295 

0,14 =  0,7625  = 0,9532  1,0734 

(11’) Koefisien Koreksi

(11) Koefisien Koreksi

koef. Koreksi, ho =  ho  φs  φs   

koef. Koreksi, hio =  hio  φt  φt   

= 338,9150 x 0,9532

= 526,9138 x 1,0309

= 323,0708 Btu/hr.ft2.0F

= 543,1954 Btu/hr.ft2.0F

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(12) Clean Overall Coeffisient, Uc Clean Overall Coeffisient, Uc = =

ho × hio ho + hio

323,0708 x 543,1954 = 202,5827 323,0708 + 543,1954

(13). Desing Overall Coeffisient, UD A = L x Nt x a” = 12 x 18 x 0,1963 = 42,4008 ft2 UD =

Q 57.503,6830 = = 45,3953 Btu/jam ft 2o F A x Δt 42,4008x29,8752

(14). Dirt Factor, Rd Rd =

U C − U D 202,5827 − 45,3953 = = 0,01709 hr.ft2.oF/Btu UC x UD 202,5827 x 45,3953

Rd ketentuan = 0,003 hr.ft2.oF/Btu

(Kern, 1950, hal.840)

Rd perhitungan > Rd ketentuan, maka disain dapat diterima

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

PRESSURE DROP

(1’) Friction Coefficient

(1) Friction Coefficient

dari fig. 29 kern diperoleh :

dari fig. 26 kern diperoleh :

friction coeff, f = 0,0025 ft2/in2

friction coeff, f = 0,0003 ft2/in2

(2’) Jumlah Cross

(2) ΔP Dalam Pipa

jumlah cross, N + 1 = 12 L B

Spesific Gravity, s = 1

=

12 × 12 = 29 5

Pressure Drop, ΔP =

fGt2 Ln 5,22 × 1010 d i sφt

(3’) Pressure Drop

.092,59592 × 12 × 8 = 0,0003 × 518 5,22 × 1010 × 0,0543 × 1 × 1,0378

Spesific Gravity, s = 1,2426

= 2,8202 Psi

Pressure Drop, ΔP = f Gs2Ds(N+1) 5,22x 1010 DeS φs =

0,0025 × 65.162,38382 × (0,6667) × 29 5,22 × 1010 × 0,0458 × 1,2426 × 0,9598

(3) ΔP Reduksi (antar Passes) dari fig. 27 Kern diperoleh : 2 Faktor V ' = 0.0035 2g

= 0,0720 Psi ΔP hitung = 0,0720 < 10 Psi (dibolehkan)

4n V 2 s 2g ' 4×8 = x 0,0035 1

Pressure Drop, ΔP =

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 0,1120 psi ΔPT total = 2,8202 + 0,1120 = 2,9322 Psi ΔP hitung = 2,9322 < 10 Psi (ΔP diterima) C.10 Cooler 03 Fungsi : Menurunkan temperatur campuran sebelum dialirkan ke Cristalizer Jenis

: 1-2 shell and tube

Jumlah : 1 Fluida Panas (Steam) Laju alir fluida masuk (W)

Temperatur masuk (T1) Temperatur keluar (T2)

= 1250,8373 kg/jam lb /unit = 2.757,5959 jam 9   = 110 oC = 110 x + 32  o F = 230 oF 5  

9   = 60oC =  60 x + 32  o F = 140 oF 5  

Fluida dingin Laju umpan dingin masuk (w)= 408,1815 kg/jam = 899,8769 lb/jam /unit Temperatur masuk (t1)

9   = 25oC =  25 x + 32  o F = 77 oF 5  

Temperatur keluar (t2)

9   = 50 C =  50 x + 32  F = 122 oF 5  

o

O

Panas yang diserap (Q)

kJ jam Btu = 19.138,3685 /unit jam = 20192,1271

(1) ∆t = beda suhu sebenarnya ∆ t 2 = T 1 – t2

= 230 – 122

∆ t 1 = T 2 – t1

= 140 – 77 = 63 oF

∆t2 - ∆t1

= 108 – 63 = 45 oF

= 108 oF

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

LMTD

=

∆t 2 - ∆t 1 = ∆ t2 2,3 log ∆ t1

45 2,3 log

108 63

= 36,2993 oF Menentukan nilai ∆ t : R =

T1 - T2 230 - 140 = =2 122 - 77 t 2 - t1

S =

t 2 - t1 T1 - t 1

=

122 − 77 = 0.941 230 − 77

Dari Fig. 8 (Kern, 1950, hal. 828) diperoleh FT = 0,8500 ∆ t = LMTD x FT

= 36,2993 oF x 0.8500 = 30,8544 oF

(2) Temperatur Kalorik Tc =

T1 + T2 = 2

230 + 122 = 185 oF 2

tc =

t1 + t 2 = 2

140 + 77 = 99,5 oF 2

Jenis pendingin shell and tube Asumsi instalasi pipa dari tabel 9 dan tabel 10 hal 841-843 (Kern,1950)

:

Tube : Diameter luar

: 3/4 in

BWG

: 10

Pitch

: 15/16 in. triangular pitch

Panjang tube

: 12 ft

a”

: 0,1963 ft2

- Dari tabel 8 (Kern, 1950, hal 840), UD = 6-60 Btu/jam. ft.oF Diambil UD A =

= 60 Btu/jam. ft.OF

Q 19.138,3685 = =10,3380 ft 2 U D x Δt 60 x 308544

Jumlah tube, Nt =

A 10,3380 = = 4,3887 L x a" 12 x 0,1963

Yang paling mendekati : Nt = 18 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

8 tube pass 3/4 in OD 10 BWG pada 15/16 in triangular pitch shell ID = 8 in

(Kern, 1950)

HOT FLUID : SHELL SIDE

COLD FLUID : TUBE SIDE

(3’) Flow Area

(3) Flow Area

Clearence, C’ = 0,1875 ft2

Dari tabel 10 (Kern,1950,hal 843) diperoleh at’ = 0,3340 in2

ID × C '× B 144 Pt 8 × 0,1875 × 5 = 144 × 0,9375

Flow Area, as =

Ntat ' 144 × n 18 × 0,3340 = 144 × 8 = 0,0052 ft2

Flow Area, at =

= 0,0556 ft2

(4’) Mass Velocity Mass Velocity, Gs =

=

(4) Mass Velocity W as

2757,5959 0,0556

= 49.636,7264 lb/hr.ft2

Mass Velocity, Gt =

=

w at

19.138,3685 0,0052

= 172.431,5085 lb/hr.ft2

(5’) Reynold Number

(5) Reynold Number

Dari fig.28 (inset) (kern 1950,hal 838)

Tube ID = 0,652 in → Dt = 0,652/12

diperoleh De = 0,55 in = 0,0458 ft

ID = 0,0543 ft

Viscositas fluida panas pada Tc = 168,8oF

Pada tc =99,5 oF, µ air = 0,6817 cp x

2,42 µ = 0,2649 cp x 2,42 µ

= 1,6498 lb/ft.jam

(Kern, 1950)

= 0,6411 lb/ft.jam

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Bil. Reynold, Re

=

Des × Gt

µ

0,5500 × 65.162,3838 0,6411

=

Bil Reynold,Ret =

Dt × Gt

µ

0,0543 × 172.431,5085 1,64984

=

= 55902,8406

= 5.678,615

(6’) jH Faktor

(6) jH Faktor

Dari fig 28; Kern diperoleh

Dari fig 24; Kern diperoleh

jH faktor = 102

jH faktor = 3,5

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

Kap. Panas, Cp pada Tc = 1,0022 Btu/lb.0F Kap. Panas, Cp pada Tc = 0,9986 Btu/lb.0F Konduktivitas, k = 0,3510 Btu/hr.ft2. 0F/ft

Konduktivitas, k = 0,3372

Btu/hr.ft2.0F/ft

 Cp × µ  1/3    k 

=

 1,0022 × 0,6411  1/3   0,3510  

 Cp.µ  1/3 =  0,9986 × 1,6498  1/3     0,3372  k   

= 1,2233

= 1,6970

(8’) Suku  ho   φs   

(8) Suku  ho 

ho = jH k  cµ  1/3   De  k  φs

ho = jH k  cµ  1/3   di  k  φt

= 102 x

0,3510 x 1,2233 0,0458

= 956,2573 btu/hr.ft2 0F

 φt 

=3,5 x

0,3372 x 1,6970 0,0543

36,8839 btu/hr.ft2 0F

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(9’) TUBE WALL TEMPERATUR

(9) Suku  hio   φt   

ho φs wall temp, tw = tc + (Tc − tc ) hio ho + φs φs

hio = φt

 ho  x di    φt  do

99,5+

108,7490 × (178,7 − 99,5) 108,7490 + 292,9307

= 36,8839 x

0,652 = 32,0644 0,75

= 120,9423 0F (10’) Koreksi viskositas

(10) Koreksi viskositas

µw pada tw = 96,8678 cP x 2,42

µw pada tw= 0,5494cP x 2,42 =1,3295

lb/ft.hr koreksi, фt =  µ  0,14  µw   

= 229,5801 lb/ft.h 0,14 Koreksi,фs =  µ   µw   

0,14 =  1,6498  = 1,0309  1,3295 

0,14 =  169,4182  = 0,9583 229 , 5801  

(11’) Koefisien Koreksi

(11) Koefisien Koreksi

koef. Koreksi, ho =  ho  φs  φs   

koef. Koreksi, hio =  hio  φt  φt   

= 106,8783 x 0,9583

= 32,0644 x 1,0309

= 95,7364 Btu/hr.ft2.0F

= 33,0552 Btu/hr.ft2.0F

(12) Clean Overall Coeffisient, Uc Clean Overall Coeffisient, Uc = =

ho × hio ho + hio

95,7364 x 33,0552 = 24,5714 95,7364 + 33,0552

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(13). Desing Overall Coeffisient, UD A = L x Nt x a” = 12 x 18 x 0,1963 = 42,4008 ft2 UD =

Q 19.138,3685 = = 14,6290 Btu/jam ft 2o F A x Δt 42,4008x30,8544

(14). Dirt Factor, Rd Rd =

U C − U D 24,5714 − 14,6290 = = 0,0277 hr.ft2.oF/Btu U C x U D 24,5714 x14,6290

Rd ketentuan = 0,003 hr.ft2.oF/Btu

(Kern, 1950, hal.840)

Rd perhitungan > Rd ketentuan, maka disain dapat diterima

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

PRESSURE DROP

(1’) Friction Coefficient

(1) Friction Coefficient

dari fig. 29 kern diperoleh :

dari fig. 26 kern diperoleh :

friction coeff, f = 0,0015 ft2/in2

friction coeff, f = 0,0003 ft2/in2

(2’) Jumlah Cross

(2) ΔP Dalam Pipa

jumlah cross, N + 1 = 12 L B

Spesific Gravity, s = 1

=

12 × 12 = 29 5

Pressure Drop, ΔP =

fGt2 Ln 5,22 × 1010 d i sφt

.431,50852 × 12 × 8 = 0,0003 × 172 5,22 × 1010 × 0,0543 × 1 × 1,0378

(3’) Pressure Drop Spesific Gravity, s = 1,2426 Pressure Drop, ΔP = f

= 0,3034Psi

Gs2Ds(N+1)

5,22x 1010 DeS φs

.636,72642 × (0,6667) × 29 = 0,0015 × 49 5,22 × 1010 × 0,0458 × 1,2426 × 0,9583

(3) ΔP Reduksi (antar Passes) dari fig. 27 Kern diperoleh : 2 Faktor V ' = 0.0035 2g

= 0,0251Psi ΔP hitung = 0,0251 < 10 Psi (dibolehkan)

4n V 2 s 2g ' 4×8 = x 0,0035 1

Pressure Drop, ΔP =

= 0,1120 psi Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

ΔPT total = 0,3034 + 0,1120 = 0,4154 Psi ΔP hitung = 0,4154 < 10 Psi (ΔP diterima) C.11. Kondensor Fungsi : Mengubah uap HCl dan uap air menjadi cairan Jenis

: 1-2 shell and tube

Jumlah : 1

Fluida Panas (Steam) Laju alir fluida masuk (W)

Temperatur masuk (T1)

= 763.082 kg/jam lb = 1.682,2602 /unit jam = 103 oC = 217,4 oF

Temperatur keluar (T2)

= 30oC = 86 oF

Fluida dingin Laju umpan dingin masuk (w)= 27652,2128 kg/jam lb = 60.962,0683 jam o o Temperatur masuk (t1) = 25 C = 77 F = 50oC = 122 oF

Temperatur keluar (t2)

kJ jam Btu = 1,296.526,7288 jam (1) ∆t = beda suhu sebenarnya Panas yang diserap (Q)

= 1367913,491

∆ t 2 = T 1 – t2

= 217,4– 122 = 95,4oF

∆ t 1 = T 2 – t1

= 86 – 77 = 9 oF

∆t2 - ∆t1

= 95,4–9 = 84,6 0F

LMTD

=

∆t 2 - ∆t1 = ∆ t2 2,3 log ∆ t1

84,6 95,4 2,3 log 9

= 15,9117 oF Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Menentukan nilai ∆ t : R =

T1 - T2 217,4 - 86 = = 2,92 122 - 77 t 2 - t1

S =

t 2 - t1 T1 - t 1

=

122 − 77 = 0,3205 217,4 − 77

Dari Fig. 8 (Kern, 1950, hal. 828) diperoleh FT = 0,87 ∆ t = LMTD x FT

= 15,9117 oF x 0,87 = 13,8432 oF

(2) Temperatur Kalorik Tc =

T1 + T2 = 2

217,4 + 86 = 151,7oF 2

tc =

t1 + t 2 = 2

122 + 77 = 99,5 oF 2

Jenis pendingin shell and tube Asumsi instalasi pipa dari tabel 9 dan tabel 10 hal 841-843 (Kern,1950)

:

Tube : Diameter luar

: 3/4 in

BWG

: 18

Pitch

: 15/16 in. triangular pitch

Panjang tube

: 25 ft

a”

: 0,1963 ft2

- Dari tabel 8 (Kern, 1950, hal 840), UD = 6-60 Btu/jam. ft.oF Diambil UD

= 50 Btu/jam. ft.OF

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

HOT FLUID : SHELL SIDE

COLD FLUID : TUBE SIDE

(3’) Flow Area

(3) Flow Area

Clearence, C’ = 0,1875 ft2

Dari tabel 10 (Kern,1950,hal 843) diperoleh at’ = 0,3340 in2

ID × C '× B 144 Pt 31 × 0,1875 × 5 = 144 × 0,9375

Flow Area, as =

Ntat ' 144 × n 1822 × 0,3340 = 144 × 2 2 = 0,9533 ft

Flow Area, at =

= 0,2153 ft2

(4’) Mass Velocity Mass Velocity, Gs =

=

(4) Mass Velocity W as

1682,2602 0,2153

= 7.814,3697 lb/hr.ft2

Mass Velocity, Gt =

=

w at

60.962,0683 0,9533

= 63,949,0205 lb/hr.ft2

(5’) Reynold Number

(5) Reynold Number

Dari fig.28 (inset) (kern 1950,hal 838)

Tube ID = 0,652 in → Dt = 0,652/12

diperoleh De = 0,55 in = 0,0458 ft

ID = 0,0543 ft

Viscositas fluida panas pada Tc = 168,8oF

Pada tc =99,5 oF, µ air = 0,6817 cp x

2,42 µ = 0,0160 cp x 2,42

= 1,6498 lb/ft.jam

(Kern,

1950) µ

= 0,0387 lb/ft.jam

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Bil. Reynold, Re

=

Des × Gt

µ

0,0458 × 7.814,3697 0,0387

=

Bil Reynold,Ret =

=

Dt × Gt

µ

0,0543 × 63.949,0205 1,64984

= 9.249,9642

= 2.106,0066

(6’) jH Faktor

(6) jH Faktor

Dari fig 28; Kern diperoleh

Dari fig 24; Kern diperoleh

jH faktor = 50

jH faktor = 10,3

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

Kap. Panas, Cp pada Tc = 0,2 Btu/lb.0F

Kap. Panas, Cp pada Tc = 0,9986

Btu/lb.0F Konduktivitas, k = 0,3780 Btu/hr.ft2. 0F/ft

Konduktivitas, k = 0,3372

Btu/hr.ft2.0F/ft

 Cp × µ  1/3    k 

=

 0,2000 × 0,0387  1/3   0,3780  

= 0,4104

 Cp.µ  1/3 =  0,9986 × 1,6498  1/3     0,3372  k   

= 1,6970

(8’) Suku  ho   φs   

(8) Suku  ho 

ho = jH k  cµ  1/3   De  k  φs

ho = jH k  cµ  1/3   di  k  φt

= 50 x

0,3780 x 0,4104 0,0458

= 169,2503 btu/hr.ft2 0F

 φt 

=10,3 x

0,3372 x 1,6970 0,0543

= 108,4591 btu/hr.ft2 0F

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(9’) TUBE WALL TEMPERATUR

(9) Suku  hio   φt   

ho φs wall temp, tw = tc + (Tc − tc ) hio ho + φs φs

hio = φt

 ho  x di    φt  do

99,5+

108,7490 × (178,7 − 99,5) 108,7490 + 292,9307

= 108,4591 x

0,652 = 94,2871 0,75

= 120,9423 0F (10’) Koreksi viskositas

(10) Koreksi viskositas

µw pada tw = 0,1060 cP x 2,42

µw pada tw= 0,0815cP x 2,42 =0,1975

lb/ft.hr koreksi, фt =  µ  0,14  µw   

= 0,2565 lb/ft.h 0,14 Koreksi,фs =  µ   µw   

0,14 =  0,0387  = 1,3463  1,6498 

0,14 =  0,0387  = 0,7674 0 , 2565  

(11’) Koefisien Koreksi

(11) Koefisien Koreksi

koef. Koreksi, ho =  ho  φs  φs   

koef. Koreksi, hio =  hio  φt  φt   

= 169,2503 x 0,7674

= 94,2871 x 1,3463

= 129,8863Btu/hr.ft2.0F

= 126,9397 Btu/hr.ft2.0F

(12) Clean Overall Coeffisient, Uc Clean Overall Coeffisient, Uc = =

ho × hio ho + hio

129,8863 x 126,9397 = 64,1981 129,8863 + 126,9397

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(13). Desing Overall Coeffisient, UD A = L x Nt x a” = 12 x 822 x 0,1963 = 1.936,3032 ft2 UD =

Q 1.296.526,7288 = = 48,3639 Btu/jam ft 2o F A x Δt 1.936,3032 x 13,8432

(14). Dirt Factor, Rd Rd =

U C − U D 64,1981 − 48,3696 = = 0,0051 hr.ft2.oF/Btu U C x U D 64,1981 x 48,3696

Rd ketentuan = 0,003 hr.ft2.oF/Btu

(Kern, 1950, hal.840)

Rd perhitungan > Rd ketentuan, maka design dapat diterima

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

PRESSURE DROP

(1’) Friction Coefficient

(1) Friction Coefficient

dari fig. 29 kern diperoleh :

dari fig. 26 kern diperoleh :

friction coeff, f = 0,0024 ft2/in2

friction coeff, f = 0,0003 ft2/in2

(2’) Jumlah Cross

(2) ΔP Dalam Pipa

jumlah cross, N + 1 = 12 L B

Spesific Gravity, s = 1

=

12 × 12 = 29 5

(3’) Pressure Drop

Pressure Drop, ΔP =

=

Spesific Gravity, s = 1,4240 Pressure Drop, ΔP = f

fGt2 Ln 5,22 × 1010 d i sφt

0,0003 × 63.949,02052 × 12 × 2 5,22 × 1010 × 0,0543 × 1 × 1 × 1,3463

= 0,0064 Psi

Gs2Ds(N+1)

5,22x 1010 DeS φs 2 = 0,0024 ×107.814,3697 × (1,7708) × 29 5,22 × 10 × 0,0608 × 1,4240 × 0,7674

(3) ΔP Reduksi (antar Passes) dari fig. 27 Kern diperoleh : 2 Faktor V ' = 0 2g

= 0,0042 Psi ΔP hitung = 0,0042 < 10 Psi (dibolehkan)

4n V 2 s 2g ' 4× 2 = x0 1

Pressure Drop, ΔP =

=0 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

ΔPT total = 0,3034 + 0 = 0,3034 Psi ΔP hitung = 0,3034 < 10 Psi (ΔP diterima) C.12 Heater 01 Fungsi: Tempat menaikkan temperatur campuran sebelum dialirkan ke evaporator 01 Jenis

: 1-2 shell and tube

Jumlah : 1 Fluida Panas (Steam) Laju alir fluida masuk (W)

Temperatur masuk (T1) Temperatur keluar (T2)

= 116,7504 kg/jam lb = 257,3879 /unit jam 9   = 150oC = 150 x + 32  o F = 302 oF 5  

9   = 100oC = 100 x + 32  o F = 212 oF 5  

Fluida dingin Laju umpan dingin masuk (w)= 2272,7271 kg/jam = 5010,4542

lb /unit jam

Temperatur masuk (t1)

9   = 60 oC =  60 x + 32  o F = 140 oF 5  

Temperatur keluar (t2)

9   = 95 C =  95 x + 32  F = 203 oF 5  

o

Panas yang diserap (Q)

O

kJ jam Btu = 260.848,5903 /unit jam = 275210,9137

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1. ∆t = beda suhu sebenarnya ∆ t2

= T1 – t2

= 302 – 203 = 99oF

∆ t1

= T2 – t1

= 212 – 140 = 72 oF

∆t2 - ∆t1

= 99 –72 = 27 oF

LMTD

=

∆t 2 - ∆t1 = ∆t 2,3 log 2 ∆ t1

27 2,3 log

99 72

= 36,8629 oF Menentukan nilai ∆ t : R

=

T1 - T2 302 - 212 = 14286 = 203 - 140 t 2 - t1

S

=

t 2 - t1 203 − 140 = 0.3889 = T1 - t1 302 − 140

Dari Fig. 8 (Kern, 1950, hal. 828) diperoleh FT ∆t

= LMTD x FT

= 0,8700

= 36,8629 oF x 0.8700 = 32,0707 oF

2. Temperatur Kalorik 302 + 212 T + T2 Tc = 1 = = 257 oF 2 2 =

tc

t1 + t 2 = 2

203 + 140 = 171,5 oF 2

Jenis pendingin shell and tube Asumsi instalasi pipa dari tabel 9 dan tabel 10 hal 841-843 (Kern,1950)

:

Tube : Diameter luar

: 3/4 in

BWG

: 10

Pitch

: 15/16 in. triangular pitch

Panjang tube

: 15 ft

a”

: 0,1963 ft2

- Dari tabel 8 (Kern, 1950, hal 840), UD = 6-60 Btu/jam. ft.oF Diambil UD A =

= 50 Btu/jam. ft.OF

Q 260.848,5903 = = 162,6708 ft 2 U D x Δt 50 x 32,0707

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jumlah tube, Nt =

A 162,6708 = = 55,2457 L x a" 15 x 0,1963

Yang paling mendekati : Nt = 56 2 tube pass 3/4 in OD 10 BWG pada 15/16 in triangular pitch shell ID = 10 in

(Kern, 1950)

Sheel side = fluida panas Tube side = air pendingin

COLD FLUID : SHELL SIDE

HOT FLUID : TUBE SIDE

(3’) Flow Area

(3) Flow Area

Clearence, C’ = 0,1875 ft2

Dari tabel 10 (Kern,1950,hal 843) diperoleh at’ = 0,1820 in2

ID × C '× B 144 Pt 10 × 0,1875 × 5 = 144 × 0,9375

Flow Area, as =

Ntat ' 144 × n 56 × 0,1820 = 144 × 2 = 0,0354 ft2

Flow Area, at =

= 0,0694 ft2

(4’) Mass Velocity Mass Velocity, Gs =

=

(4) Mass Velocity W as

808,5379 0,0694

= 11.642,9452 lb/hr.ft2

(5’) Reynold Number

Mass Velocity, Gt =

=

W at

257,3879 0,0354

= 7.273,1284 lb/hr.ft2

(5) Reynold Number

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dari fig.28 (inset) (kern 1950,hal 838) 0,4820/12 diperoleh De = 0,55 in = 0,0458 ft Viscositas fluida panas pada tc = 171,5 oF

Tube ID = 0,4820 in → Dt = ID = 0,0402 ft Pada Tc = 257 oF, µ air = 0,2457 cp x

2,42 µ = 0,3329 Cp x 2,42 µ

= 0,5946 lb/ft.jam

(Kern, 1950)

= 0,8056 lb/ft.jam

Bil. Reynold, Re

=

Des × Gt

µ

0,0458 × 11.649,9462 0,8056

=

Bil Reynold,Ret =

=

Dt × Gt

µ

0,0402 × 7.273,1284 0,5946

= 662,3232

= 491,3224

(6’) jH Faktor

(6) jH Faktor

Dari fig 28; Kern diperoleh

Dari fig 24; Kern diperoleh

jH faktor = 15

jH faktor = 5,2

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

Kap. Panas, Cp pada tc = 0,9989 Btu/lb.0F

Kap. Panas, Cp pada Tc = 1,2 Btu/lb.0F

Konduktivitas, k = 0,3669 Btu/hr.ft2. 0F/ft

Konduktivitas, k = 0,3668

Btu/hr.ft2.0F/ft

 Cp × µ  1/3    k 

=

 0,9989 × 0,8056  1/3   0,3669  

= 1,2993 (8’) Suku  ho   φs   

 cµ  1/3 =  1,2 × 0,5946  1/3      k   0,3668 

= 2,5941 (8) Suku  ho   φt 

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

ho = jH k  cµ  1/3   De  k  φs = 15 x

ho = jH k  cµ  1/3   di  k  φt

0,3669 x 1,2993 0,0458

=5,9 x

0,3668 x 2,5941 0,0402

= 156,1288 btu/hr.ft2 0F

= 139,7472 btu/hr.ft2 0F

(9’) TUBE WALL TEMPERATUR

(9) Suku  hio   φt   

ho φs wall temp, tw = tc + (Tc − tc ) hio ho + φs φs

hio = φt

171,5+ 124,9030 × (257 − 171,5) 49,7061 + 124,9030

 ho  x di    φt  do

= 139,7472 x

0,04024 = 89,8109 0,75

= 233 0F (10’) Koreksi viskositas

(10) Koreksi viskositas

µw pada tw = 0,1967 cP x 2,42

µw pada tw= 0,283 cP x 2,42 =0,6875

lb/ft.hr = 0,4760 lb/ft.h 0,14 Koreksi,фs =  µ   µw   

koreksi, фt =  µ  0,14  µw    0,14 =  0,5946  = 1,0205  0,6875 

0,14 =  0,8056  = 1,0764  0,4760 

(11’) Koefisien Koreksi

(11) Koefisien Koreksi

koef. Koreksi, ho =  ho  φs  φs   

koef. Koreksi, hio =  hio  φt  φt   

= 156,1288 x 1,0764

= 89,8109 x 1,0205

= 168,0570 Btu/hr.ft2.0F

= 91,6554 Btu/hr.ft2.0F

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(12) Clean Overall Coeffisient, Uc Clean Overall Coeffisient, Uc = hio × ho hio + ho =

91,6554 × 168,0570 2 0 = 59,3092 Btu/hr.ft . F 91,6554 + 168,0570

(13). Desing Overall Coeffisient, UD A = L x Nt x a” = 15 x 56 x 0,1963 = 164,8920 ft2 UD =

Q 260.848,5903 = = 49,3265 Btu/jam ft 2o F A x Δt 164,8920x32,0707

(14). Dirt Factor, Rd Rd =

U C − U D 59,3092 − 49,3265 = = 0,0034 hr.ft2.oF/Btu UC x UD 59,3092 x 49,3265

Rd ketentuan = 0,003 hr.ft2.oF/Btu

(Kern, 1950, hal.840)

Rd perhitungan > Rd ketentuan, maka design dapat diterima

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

PRESSURE DROP

(1’) Friction Coefficient

(1) Friction Coefficient

dari fig. 29 kern diperoleh :

dari fig. 26 kern diperoleh :

friction coeff, f = 0,0220 ft2/in2

friction coeff, f = 0,0048 ft2/in2

(2’) Jumlah Cross

(2) ΔP Dalam Pipa

jumlah cross, N + 1 = 12 L B

Spesific Gravity, s = 1

=

12 × 15 = 36 5

Pressure Drop, ΔP =

fGt2 Ln 5,22 × 1010 d i sφt

0,0048 × 7.273,12842 × 15 × 2 5,22 × 1010 × 0,0402 × 1 × 1,0309

(3’) Pressure Drop

=

Spesific Gravity, s = 1,2254

= 0,0036 Psi

Pressure Drop, ΔP = f Gs2Ds(N+1) 5,22x 1010 DeS φs =

0,0220 × 11.642,94622 × (0,8333) × 36 5,22 × 1010 × 0,0458 × 1,2254 × 1,0859

(3) ΔP Reduksi (antar Passes) dari fig. 27 Kern diperoleh : 2 Faktor V ' = 0.0010 2g

= 0,2812 Psi ΔP hitung = 0,2812 < 10 Psi (dibolehkan)

Pressure Drop, ΔP =

4n V 2 s 2g '

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

=

4× 2 x0 1

=0 ΔPT total = 0,0036 + 0 = 0,0036 Psi ΔP hitung = 0,0036 < 10 Psi (Δp diizinkan) C.13 Evaporator 1 Fungsi: Tempat memekatkan larutan yang berasal dari heater 01 Jenis

: 1-2 shell and tube

Jumlah : 1 Laju total umpan masuk (F)

= 2.405,1496 kg/jam

Densitas umpan masuk (ρ)

= 1.229,8871kg/m3

Volume total umpan masuk (V) =

F

ρ

=

2.405,1496 =1,9556 m 3 1.229,8871

A. Ukuran Tangki Faktor kelonggaan = 20% Volume tangki

= V x (1 + 0,2) = (1,9556)(1,2) = 2,3467 m3

Volume shell tangki (Vs);: Vs = 14 πDt 2 Ht

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Dt : Ht) = 3 : 4 Vs =

8 24

πDt 3

Volume tutup tangki (Ve) Ve =

π 24

Dt 3

(Brownell, 1959)

Volume tangki (V) V = Vs + Ve

V=

9 24

πDt 3

2,3467 m 3 =

9 24

πDt 3

Dt = 1,2584 m Ht = 1,6779 m Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dt 1,2584 m = = 0,3146 m 4 4

Tinggi tutup, He =

Tinggi shell, Hs = Ht – 2He = 1,6779 – (2 x 0,3146) = 1,0487 m

B. Tekanan Design Voume tangki

= 2,3467 m3

Volume cairan

= 1,9556 m3

Tinggi tangki

= 1,0487 m

Tinggi cairan dalam tangki = =

volume cairan dalam tan gki × tinggi tan gki volume tan gki

11,9556 × 1,6679 2,3467

= 1,3983 m Tekanan hidrostatis

= ρ x g x tinggi cairan dalam tangki = (1.229,8871)(9,8)(1,3983) = 16.853,1547 Pa = 16,8532 kPa

Faktor keamanan

= 20%

Tekanan design (Pdesign)

= (1,2)(16,8532) = 20,2238 kPa

C. Tebal Dinding Tangki Joint efficiency = 0,8

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,7140 kPa

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (20,2238 kPa) (1,2584 m) = 2(12.650 kPa)(0,8) − 1,2 ( 20,2238 kPa) = 0,0013 m = 0,0503 in

t=

Faktor korosi

= 0,125 in

Maka tebal dinding tangki yang dibutuhkan = 0,125 in + 0,0503 in = 0,1753 in Tebal tutup = tebal dinding tangki = 1,0851 in Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

 Shell and Tube HE Shell Side Fluid (Fluida panas): Suhu masuk, T1 = 100oC (212oF) Suhu keluar, T2 = 150oC (423oF) Laju alir, W

= 476, 0183 kg/jam = 1,049.4299 lbm/jam

Tube Side Fluid (Fluida dingin): Suhu masuk, t1 = 80 oC (176 oF) Suhu keluar, t2 = 103 oC (217,4 oF) Laju alir, w = 2.405,1496 kg/jam =5.302,3928 lbm/jam

 Perhitungan (1) Beban Panas, Q Beban panas, Q = 1.122.099,0095 kJ/jam = 1.06.540,4712 btu/jam (2) Beda Temperatur, Δt Beda temperatur, Δt = 84,6 – 36 = 48,6 oF  Trial Data Heat Exchanger Shell side: Shell ID, Ds

= 17,2500 in

Baffle space, B = 5 in Tube side: Nomor BWG

= 18

Tube ID, di

= 0,4820 in

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tube OD, do

= ¾ in

Panjang tube, L = 12 ft Jumlah tube, NT = 194 Pitch, P

= 15/16 tringular pitch

Passes, n

=4

(3) Temperatur Kalorik Temperatur kalorik diambil sebagai rata-rata Fluida Panas, Tc =

Fluida Dingin tc = =

T1 + T2 302 + 212 = = 2570 F 2 2 t1 + t 2 217,4 + 176 = = 196,7 0 F 2 2

COLD FLUID : SHELL SIDE

HOT FLUID : TUBE SIDE

(3’) Flow Area

(3) Flow Area

Clearence, C’ = 0,1875 ft2

Dari tabel 10 (Kern,1950,hal 843) diperoleh at’ = 0,1820 in2

ID × C '× B 144 Pt 17,25 × 0,1875 × 5 = 144 × 0,9375

Flow Area, as =

Ntat ' 144 × n 194 × 0,1820 = 144 × 4 = 0,0613 ft2

Flow Area, at =

=0,1198 ft2

(4’) Mass Velocity Mass Velocity, Gs =

=

(4) Mass Velocity W as

1.049,4299 0,1198

= 8760,4587 lb/hr.ft2

Mass Velocity, Gt =

=

W at

25302.3928 0,0613

= 86.501,0269 lb/hr.ft2

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(5’) Reynold Number

(5) Reynold Number

Dari fig.28 (inset) (kern 1950,hal 838)

Tube ID = 0,4820 in → Dt =

0,4820/12 diperoleh De = 0,55 in = 0,0458 ft Viscositas fluida panas pada tc = 196,4 oF

ID = 0,0402 ft Pada Tc = 257 oF, µ air = 0,2457 cp x

2,42 µ = 0,2756 Cp x 2,42 µ

= 0,5946 lb/ft.jam

(Kern, 1950)

= 0,6670 lb/ft.jam

Bil. Reynold, Re

=

Des × Gt

µ

0,0458 × 11.649,9462 0,6670

=

Bil Reynold,Ret =

=

Dt × Gt

µ

0,0402 × 86.501,0269 0,6420

= 602,0239

= 5411,709

(6’) jH Faktor

(6) jH Faktor

Dari fig 28; Kern diperoleh

Dari fig 24; Kern diperoleh

jH faktor = 25

jH faktor = 20

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

Kap. Panas, Cp pada tc = 1,0027 Btu/lb.0F

Kap. Panas, Cp pada Tc = 1,0110

Btu/lb.0F Konduktivitas, k = 0,3863 Btu/hr.ft2. 0F/ft

Konduktivitas, k = 0,3937

Btu/hr.ft2.0F/ft

 Cp × µ  1/3    k 

=

 1,0027 × 0,6670  1/3   0,3863  

= 1,2007

 cµ  1/3 =  1,0110 × 0,6420  1/3     0,3937  k   

= 1,1813

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(8’) Suku  ho   φs   

(8) Suku  ho 

ho = jH k  cµ  1/3   De  k  φs

ho = jH k  cµ  1/3   di  k  φt

= 25 x

 φt 

0,3863 x 1,2007 0,0458

=20 x

0,3937 x 1,1813 0,0402

= 253,0056 btu/hr.ft2 0F

= 231,5815 btu/hr.ft2 0F

(9’) TUBE WALL TEMPERATUR

(9) Suku  hio   φt   

ho φs wall temp, tw = tc + (Tc − tc ) hio ho + φs φs

hio = φt

196,7+ 151,8033 × (257 − 196,7 ) 231,5815 + 151,8033

 ho  x di    φt  do

= 231,5815 x

0,0402 = 148,8297 0,75

= 227,1482 0F (10’) Koreksi viskositas

(10) Koreksi viskositas

µw pada tw = 0,2087 cP x 2,42

µw pada tw= 0,283 cP x 2,42 =0,6875

lb/ft.hr = 0,5051 lb/ft.h 0,14 Koreksi,фs =  µ   µw   

koreksi, фt =  µ  0,14  µw    0,14 =  0,5946  = 1,0205  0,6875 

0,14 =  0,6670  = 1,0397  0,5051 

(11’) Koefisien Koreksi

(11) Koefisien Koreksi

koef. Koreksi, ho =  ho  φs  φs   

koef. Koreksi, hio =  hio  φt  φt   

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 253,0056 x 1,0397

= 148,8297 x 1,0205

= 263,0486 Btu/hr.ft2.0F

= 153,6378 Btu/hr.ft2.0F

(12) Clean Overall Coeffisient, Uc Clean Overall Coeffisient, Uc = hio × ho hio + ho =

153,6378 × 263,0486 2 0 = 96,9895 Btu/hr.ft . F 153,6378 + 263,0486

(13). Desing Overall Coeffisient, UD A = L x Nt x a” = 12 x 194 x 0,1963 = 456,9864 ft2 UD =

Q 1063540,4712 = = 68,0576 Btu/jam ft 2o F A x Δt 456,9864x23,4943

(14). Dirt Factor, Rd Rd =

U C − U D 96,9895 − 68,0576 = = 0,0044 hr.ft2.oF/Btu UC x UD 96,9895 x68,0576

Rd ketentuan = 0,003 hr.ft2.oF/Btu

(Kern, 1950, hal.840)

Rd perhitungan > Rd ketentuan, maka design dapat diterima

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

PRESSURE DROP

(1’) Friction Coefficient

(1) Friction Coefficient

dari fig. 29 kern diperoleh :

dari fig. 26 kern diperoleh :

friction coeff, f = 0,0220 ft2/in2

friction coeff, f = 0,003 ft2/in2

(2’) Jumlah Cross

(2) ΔP Dalam Pipa

jumlah cross, N + 1 = 12 L B

Spesific Gravity, s = 1

=

12 × 12 = 29 5

Pressure Drop, ΔP =

fGt2 Ln 5,22 × 1010 d i sφt

(3’) Pressure Drop

2 = 0,0003 ×1086.501,0269 × 12 × 2 4 5,22 × 10 × 0,0402 × 1 × 1,0323

Spesific Gravity, s = 1,0926

= 0,0415 Psi

Pressure Drop, ΔP = f Gs2Ds(N+1) 5,22x 1010 DeS φs 2 = 0,0036 ×108760,4587 × (1,4375) × 29 5,22 × 10 × 0,0458 × 1,4375 × 1,09269

(3) ΔP Reduksi (antar Passes) dari fig. 27 Kern diperoleh : 2 Faktor V ' = 0.0033 2g

= 0,0044 Psi ΔP hitung = 0,0044 < 10 Psi (dibolehkan)

4n V 2 s 2g ' 4× 4 = x 0,0033 1

Pressure Drop, ΔP =

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 0,0528 ΔPT total = 0,0415 + 0,0528 = 0,0528 Psi ΔP hitung = 0,0528 < 10 Psi (Δp diizinkan) C.14 Evaporator 02 Fungsi: Tempat memekatkan larutan yang berasal dari tangki karbon aktif Jenis

: 1-2 shell and tube

Jumlah : 1 Laju total umpan masuk (F)

= 1.630,4830 kg/jam

Densitas umpan masuk (ρ)

= 1.379,7935 kg/m3

Volume total umpan masuk (V) =

F

ρ

=

1.630,4830 =1,1817 m 3 1.379,7935

D. Ukuran Tangki Faktor kelonggaan = 20% Volume tangki

= V x (1 + 0,2) = (1,1817)(1,2) = 1,4180 m3

Volume shell tangki (Vs);: Vs = 14 πDt 2 Ht

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Dt : Ht) = 3 : 4 Vs =

8 24

πDt 3

Volume tutup tangki (Ve) Ve =

π 24

Dt 3

(Brownell, 1959)

Volume tangki (V) V = Vs + Ve

V=

9 24

πDt 3

1,4180 m 3 =

9 24

πDt 3

Dt = 1,0639 m Ht = 1,4186 m

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dt 1,0639 m = = 0,2660 m 4 4

Tinggi tutup, He =

Tinggi shell, Hs = Ht – 2He = 1,4186 – (2 x 0,260) = 0,8866 m

E. Tekanan Design Voume tangki

= 1,4180 m3

Volume cairan

= 1,1817 m3

Tinggi tangki

= 1,4186 m

Tinggi cairan dalam tangki = =

volume cairan dalam tan gki × tinggi tan gki volume tan gki

1,18176 × 1,4186 1,4180

= 1,1821 m Tekanan hidrostatis

= ρ x g x tinggi cairan dalam tangki = (1.379,7935)(9,8)(1,1821) = 15.984,7248 Pa = 15,9847 kPa

Faktor keamanan

= 20%

Tekanan design (Pdesign)

= (1,2)(15,9847) = 19,1817 kPa

F. Tebal Dinding Tangki Joint efficiency = 0,8

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,7140 kPa

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (19,1817 kPa) (1,0639 m) = 2(12.650 kPa)(0,8) − 1,2 ( 19,1817 kPa) = 0,0010 m = 0,0403 in

t=

Faktor korosi

= 0,125 in

Maka tebal dinding tangki yang dibutuhkan = 0,125 in + 0,0403 in = 0,1653 in Tebal tutup = tebal dinding tangki = 0,1653 in Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

 Shell and Tube HE Shell Side Fluid (Fluida panas): Suhu masuk, T1 = 125oC (257oF) Suhu keluar, T2 = 100oC (212oF) Laju alir, W

= 476, 7173 kg/jam = 896,6490 lbm/jam

Tube Side Fluid (Fluida dingin): Suhu masuk, t1 = 60 oC (140 oF) Suhu keluar, t2 = 110 oC (230 oF) Laju alir, w = 1.630,4830 kg/jam =908,696,9942 lbm/jam  Perhitungan (1) Beban Panas, Q Beban panas, Q = 958.729,8507 kJ/jam = 908.696,9942 btu/jam (2) Beda Temperatur, Δt LMTD = 19,9476 FT

= 0,78

Δt = 19,9476 x 0,78 = 15,5592 0F  Trial Data Heat Exchanger Shell side: Shell ID, Ds

= 19,2500 in

Baffle space, B = 5 in Tube side: Nomor BWG

= 10

Tube ID, di

= 0,5840 in

Tube OD, do

= ¾ in

Panjang tube, L = 30 ft Jumlah tube, NT = 234 Pitch, P

= 15/16 tringular pitch

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Passes, n

=8

(3) Temperatur Kalorik Temperatur kalorik diambil sebagai rata-rata Fluida Panas, Tc =

Fluida Dingin tc = =

T1 + T2 257 + 212 = = 2340 F 2 2 t1 + t 2 230 + 140 = = 185 0 F 2 2

COLD FLUID : SHELL SIDE

HOT FLUID : TUBE SIDE

(3’) Flow Area

(3) Flow Area

Clearence, C’ = 0,1875 ft2

Dari tabel 10 (Kern,1950,hal 843) diperoleh at’ = 0,2680 in2

ID × C '× B 144 Pt 19,25 × 0,1875 × 5 = 144 × 0,9375

Flow Area, as =

Ntat ' 144 × n 234 × 0,2680 = 144 × 8 = 0,0544 ft2

Flow Area, at =

=0,1337 ft2

(4’) Mass Velocity Mass Velocity, Gs =

=

(4) Mass Velocity W as

896,6490 0,1337

= 6707,4000 lb/hr.ft2

(5’) Reynold Number

Mass Velocity, Gt =

=

W at

3594,5628 0,0544

= 66.031,0048 lb/hr.ft2

(5) Reynold Number

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dari fig.28 (inset) (kern 1950,hal 838) 0,5840/12 diperoleh De = 0,55 in = 0,0458 ft Viscositas fluida panas pada tc = 196,4 oF

Tube ID = 0,5840 in → Dt = ID = 0,0487 ft Pada Tc = 177,8 oF, µ air = 0,2014 cp

x2,42 µ = 0,3011 Cp x 2,42 µ

= 0,4874 lb/ft.jam

(Kern, 1950)

= 0,7287 lb/ft.jam

Bil. Reynold, Re

=

Des × Gt

µ

0,0458 × 11.649,9462 0,6670

=

Bil Reynold,Ret =

=

Dt × Gt

µ

0,0487 × 66.031,0048 0,48740

= 421,9000

= 6593,3279

(6’) jH Faktor

(6) jH Faktor

Dari fig 28; Kern diperoleh

Dari fig 24; Kern diperoleh

jH faktor = 12

jH faktor = 34

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

Kap. Panas, Cp pada tc = 1,0027 Btu/lb.0F

Kap. Panas, Cp pada Tc = 1,0110

Btu/lb.0F Konduktivitas, k = 0,3863 Btu/hr.ft2. 0F/ft

Konduktivitas, k = 0,3937

Btu/hr.ft2.0F/ft

 Cp × µ  1/3    k 

=

 1,0027 × 0,7287  1/3   0,3863  

= 1,6077 (8’) Suku  ho   φs   

 cµ  1/3 =  1,0110 × 0,6420  1/3     0,4874  k   

= 1,0777 (8) Suku  ho   φt 

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

ho = jH k  cµ  1/3   De  k  φs = 12 x

ho = jH k  cµ  1/3   di  k  φt

0,3863 x 1,6077 0,0458

=34 x

0,3937 x 1,0777 0,04872

= 162,6017 btu/hr.ft2 0F

= 296,4110 btu/hr.ft2 0F

(9’) TUBE WALL TEMPERATUR

(9) Suku  hio   φt   

ho φs wall temp, tw = tc + (Tc − tc ) hio ho + φs φs

hio = φt

 ho  x di    φt  do

185+

162,6017 × (234,5 − 185) 2310,8054 + 1562,6017

= 296,4110 x

0,58402 0,75

= 230,8054 = 205,4592 0F (10’) Koreksi viskositas

(10) Koreksi viskositas

µw pada tw = 0,2554 cP x 2,42

µw pada tw= 0,277 cP x 2,42 =0,6720

lb/ft.hr = 0,6181 lb/ft.h 0,14 Koreksi,фs =  µ   µw   

koreksi, фt =  µ  0,14  µw    0,14 =  0,4874  = 0,9560  0,6720 

0,14 =  0,7287  = 1,0233  0,6181 

(11’) Koefisien Koreksi

(11) Koefisien Koreksi

koef. Koreksi, ho =  ho  φs  φs   

koef. Koreksi, hio =  hio  φt  φt   

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 162,6017 x 1,0233

= 230,8054 x 0,9560

= 166,3925 Btu/hr.ft2.0F

= 20,6549 Btu/hr.ft2.0F

(12) Clean Overall Coeffisient, Uc Clean Overall Coeffisient, Uc = hio × ho hio + ho =

220,6549 × 166,39256 2 0 = 94,8600 Btu/hr.ft . F 220,6549 + 166,3925

(13). Desing Overall Coeffisient, UD A = L x Nt x a” = 30 x 234 x 0,1963 = 1378,0260 ft2 UD =

Q 908.696,9942 = = 42,3814 Btu/jam ft 2o F A x Δt 1378,0260x15,5592

(14). Dirt Factor, Rd Rd =

U C − U D 94,8600 − 42,3814 = = 0,0131 hr.ft2.oF/Btu U C x U D 94,8600 × 42,3814

Rd ketentuan = 0,003 hr.ft2.oF/Btu

(Kern, 1950, hal.840)

Rd perhitungan > Rd ketentuan, maka design dapat diterima

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

PRESSURE DROP

(1’) Friction Coefficient

(1) Friction Coefficient

dari fig. 29 kern diperoleh :

dari fig. 26 kern diperoleh :

friction coeff, f = 0,0040 ft2/in2

friction coeff, f = 0,003 ft2/in2

(2’) Jumlah Cross

(2) ΔP Dalam Pipa

jumlah cross, N + 1 = 12 L B

Spesific Gravity, s = 0,98

=

12 × 30 = 72 5

Pressure Drop, ΔP =

fGt2 Ln 5,22 × 1010 d i sφt

0,0003 × 66.031,00482 × 30 × 8 5,22 × 1010 × 0,0487 × 0,98 × 0,9560

(3’) Pressure Drop

=

Spesific Gravity, s = 1,4240

= 0,1319 Psi

Pressure Drop, ΔP = f Gs2Ds(N+1) 5,22x 1010 DeS φs =

0,004 × 6707,40002 × (1,4375) × 72 5,22 × 1010 × 0,0458 × 1,6042 × 1,4240

(3) ΔP Reduksi (antar Passes) dari fig. 27 Kern diperoleh : 2 Faktor V ' = 0,1 2g

= 0,0061 Psi ΔP hitung = 0,0061 < 10 Psi (dibolehkan)

Pressure Drop, ΔP =

4n V 2 s 2g '

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

4×8 x 0,1 0,98 = 3,2653 psi =

ΔPT total = 0,1319 + 3,2653 = 3,2653 Psi ΔP hitung = 3,2653 < 10 Psi (Δp diizinkan) C.15 Reaktor Berpengaduk Fungsi

: Tempat terjadi reaksi hidrolisis

Jenis

: Mixed flow reactor

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Stainless steel SA-316 Grade C Jumlah

: 1 unit

Reaksi yang terjadi: C6H10O5 + H2O Pati

Air

Temperatur operasi

= 80°C

Tekanan operasi

= 1 atm

Laju alir umpan masuk

= 1.515,1515 kg/jam

C6H12O6 Glukosa

ρ ampuran = 1,360.9141 kg/m3 = 84,9589 lbm/ft3 µ campuran = 19,9200= 0,0134 lbm/fts cp = 0,0358 lb/ft.s Reaksi yang terjadi: C6H10O5 + H2O Pati

Air

C6H12O6 Glukosa

Menghitung volume reaktor, V : τ =

V vo

(Levenspiel, 1999)

Dimana : τ : Waktu tinggal V : Volume tangki yang ditempati cairan Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

vo : Laju volumetrik umpan (Vo) Diket :

Waktu tinggal (τ) = 1 jam = 60 menit

Maka : V = vo x τ V =

1.515,1515 x 1 jam = 1,1133 m3 1,360,9141

Faktor kelonggaran Volume reaktor

= 20 %

= volume tangki yang ditempati cairan (V) x 1,2 = 1,1133 m3/jam x 1,2 = 1,3360 m3

Untuk pengadukan

Dt =1 Hc

(McCabe, 1999)

Dt = Hc Dt = Hcs + He ; di mana Hcs = tinggi cairan dalam shell Diameter tutup = diameter reaktor = Dt Rasio axis ellipsoidal head = 2 : 1 Tinggi tutup = He =

Dt 4

(Brownell, 1959)

Maka, Dt = Hcs + He Dt = Hcs + Hcs =

Dt 4

3 Dt 4

Volume tutup bawah reaktor =

π 3 Dt 24

Volume cairan dalam shell =

π 2 D t .H cs 4

=

π 2 3 Dt . Dt 4 4

=

3 3 πD t 16

Volume cairan dalam tangki =

(Brownell, 1959)

3 π 3 3 πD t + Dt 16 24

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

11 3 πD t 48 Dt = 1,1566 m

1,1133 m3 =

Maka tinggi cairan dalam reaktor, Hc = 1,1566 m Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan Dt : ht = 3 : 4 Ht =

4 4 D t = (1,1566 m) = 1,5421 m 3 3

Dt 1,5421 = = 0,2891m 4 4

Tinggi tutup, He =

Tinggi shell, Hs = Ht – 2He = 1,5421 – (2 x 0,2891) = 0,9638 m Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x h = 1260,9141 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,1566m = 15.425,4630 Pa = 15,4255 kPa Tekanan operasi, Poperasi = 101,325 kPa + 15,4255 kPa = 116,4630 kPa Faktor kelonggaran Maka, Pdesign

= 20 %

= (1,2) (116,7505 kPa) = 140,1006 kPa

Joint efficiency = 0,8

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 100.000 lbm/in2 = 689.476 kPa

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki:

PD 2SE − 1,2P (140,1006 kPa) (1,1566 m) = 2(689.476 kPa)(0,8) − 1,2 (140,1006 kPa) = 0,00014 m = 0,0059 in

t=

Faktor korosi

= 1/20 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0059 in + 1/20 in = 0,0559 in

Perancangan pengaduk : Jenis pengaduk

: Propeller 3 blades

Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe,1999), diperoleh : Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 x 1,1556 m = 0,3855 m = 1,2649 ft

C/Dt = 1/3

; E = 0,3855 m = 1,2649 ft

L/Da = ¼

; L = ¼ x 0,3855 m = 0,0964 m = 0,3162 ft

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,3855 m = 0,0771 m = 0,2530 ft

J/Dt

; J = 1/12 x 0,3855 m = 0,1157 m = 0,3795 ft

= 1/10

Kecepatan Pengadukan , N = 0,5 putaran/detik Da = 0,79 m = 2,5822 ft gc = 32,17 lbm.ft/lbf.det2 Bilangan Reynold, 2 D N. ρ (1,2649 ft) 2 (0,5 put/det)( 84,9589 lb/ft 3 ) NRe = a = 5.077,1273 = μ 0,0134 lb/ft. sec Dari gambar 3.4-4 Geankoplis, untuk NRe = 5.077,1273 maka diperoleh Np = 1,5

Np =

P ρ N 3 Da 5

(Geankoplis, 1997)

maka P = Np.ρ.N3.Da5 = (1,5)(84,9589)(0,5)3(0,3855)5 = 2,1734 watt = 0,0029 hp Effisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak =

0,0029 = 0,0036 hp 0,8

Perancangan Jaket Pemanas Ditetapkan jarak jaket (γ) = ½ in = 0,0127 m, sehingga : Diameter dalam jaket (D1) = Dt + (2 . t) = 1,1566 + (2 x 0,0127 ) = 1,1820 m Diameter luar jaket (D2) = 2 γ + D1 = (2 x 0,0127 ) + 1,1820 = 1,2074 m Luas yang dilalui steam (A) = π/4 (D22 – D12) = 0,0476 m2 Laju massa steam

=5.562,4629 kg/jam

Densitas air pendingin

= 953,58 kg/m3

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Laju volumetrik steam

=

5.562,4629 kg/jam = 5,8332 m3/jam 953,58 kg/m3

Kecepatan superficial air pendingin (V), V=

Laju volumetrik steam 5,8332 m3 /jam = 122,4389 m/jam = Luas yang dilalui steam 0,0476 m 2

Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x h = 953,58 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,5421 m = 14.411,3067 Pa = 14,4113 kPa Tekanan operasi, Poperasi = 101,325 kPa + 14,4113 kPa = 115,7363 kPa Faktor kelonggaran Maka, Pdesign

= 20 %

= (1,2) (115,7363 kPa) = 138,8836 kPa

Joint efficiency = 0,8

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 11.050 psia = 76.186,8 kPa

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki:

PD 2SE − 1,2P (138,8836 kPa) (1,1556 m) = 2(78.186,8 kPa)(0,8) − 1,2 (138,8836 kPa) = 0,0013 m = 0,1250 in

t=

Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal jaket yang dibutuhkan = 0,1250 in + 1/8 in = 0,1770 in Tebal jaket standar yang digunakan = 1,5421 m (Brownell, 1959)

C.16 Hammer Mill Fungsi

: Untuk menghaluskan bahan

Bentuk

: Hammer Roll Mill

Bahan konstruksi : Commercial steel C Jumlah

: 1 unit

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Total laju massa, F = 2272,7271 kg/jam Untuk keamanan kapasitas diambil 20% laju alir umpan Kapasitas Hammer Mill = (1+0,2) x 2272,7271 = 2727,2725 kg/jam Spesifikasi Hummer Mill (Tabel 20-14 Perry, 1999) Untuk kapasitas 40 – 60 ton/jam Dimensi rotor = 30 x 30 in Daya motor

= 100 – 200 hp (diambil 100 hp)

Max. velocity = 1.200 rpm (diambil 200 rpm) Daya motor yang dibutuhkan = 100 ×

(2.7272)(100) = 1,1364 hp (40)(1.200)

C.17 Bucket Elevator 01 Fungsi

: Mengangkut jagung dari gudang penyimpanan ke tangki perebusan

Jenis

: Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator

Bahan

: Malleable-iron

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : - Temperatur (T)

: 30 0C

- Tekanan (P)

: 1 atm (14,699 psi)

Laju bahan yang diangkut = 1515, 1515 kg/jam Faktor kelonggaran, fk

= 12 %

(Perry, 1999)

Kapasitas = 1,12 x 1515,1515 kg/jam = 1696,9697 kg/jam = 1,697 ton/jam Untuk bucket elevator kapasitas < 14 ton/jam, spesifikasi :

(Perry, 1999)

- Ukuran bucket

= (6 x 4 x 4¼) in

- Jarak antar bucket

= 12 in = 0,305 m

- Kecepatan bucket

= 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s

- Kecepatan putaran

= 43 rpm

- Lebar belt

= 7 in = 0,1778 m =17,78 cm

Perhitungan daya yang dibutuhkan (P): P = 0,07 m 0,63 ΔZ

(Timmerhaus, 2004)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dimana: P m

= daya (kW) = laju alir massa (kg/s)

∆Z = tinggi elevator (m) m = 1515,1515 kg/jam = 0,4209 kg/s ∆Z = 20 Maka : P = 0,07 x (0,4209)0,63 x20 = 0,8116 hp = 1,0884

C. 18 Screw Conveyor 01 Fungsi

: Mengangkut bahan jagung rendaman ke reaktor

Jenis

: Horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: Temperatur Tekanan

Jarak angkut

: 10 m

Jumlah unit

: 2 unit

Laju alir

: 1.515,1515 kg/jam

= 50°C = 1 atm

L.C-6 Komposisi bahan yang masuk ke Screw Conveyor 01 komponen lemak pati protein serat abu air Densitas campuran

kg/jam 75,7576 1065,1515 156,0606 33,3333 25,7576 159,0909 1515,1515

x kg/m3 kg/m3 0,0500 882,755 44,1378 0,7030 1500 1054,5000 0,1030 1130 116,3900 0,0220 720 15,8400 0,0170 1547 26,2990 0,105 988,07 10,7473 1 1360,9141

Densitas campuran (ρ) : 1.360,9141 kg/m3 Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/12 jam kerja (5 menit)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Laju alir volumetrik :

C=

F (1515,1515) 1 = 13,3600 m3/jam = ⋅ ρ 1360,9141 1 / 12 = 0,1311.1 ft3/s / 2 unit = 0,0655 ft3/s

Daya conveyor : P= dimana:

C xLxWxF 33.000

C = kapasitas conveyor (ft3/sekon) L = panjang conveyor (ft) W = berat material (lb/ft3) = 40 lb/ft3

(Walas, 1988)

F = faktor material = 2

(Walas, 1988)

P

=

0,0655 ft 3 /sekon × 32,808ft × 40lb/ft 3 × 2 = 0,0052 Hp 33.000

C.19 Screw Conveyor 02 Fungsi

: Mengangkut bahan dari kristalizer ke Rotary Dryer

Jenis

: Horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: Temperatur Tekanan

Jarak angkut

: 10 m

Jumlah unit

: 1 unit

Laju alir

: 982,8538 kg/jam

= 15 °C = 1 atm

L.C-7 Komposisi bahan yang masuk ke Screw Conveyor 02 komponen

kg/jam

x

kg/m3

kg/m3

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

lemak pati protein glukosa molase air densitas larutan

0,3788 0,1065 0,7803 892,3242 25,0163 64,2477 982,8538

Densitas campuran (ρ)

0,0004 0,0001 0,0008 0,9079 0,0255 0,0654 1

882,755 1500 1130 1535 1360 988,07

0,3402 0,1625 0,8971 1393,6128 34,6157 64,5887 1494,2171

: 1.429,2171 kg/m3

Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/12 jam kerja (5 menit) Laju alir volumetrik : C=

F (982,8538) 1 = 7,8933 m3/jam = ⋅ ρ 1494,2171 1 / 12

= 0,0774 ft3/s Daya conveyor : P= dimana:

C xLxWxF 33.000

C = kapasitas conveyor (ft3/sekon) L = panjang conveyor (ft) W = berat material (lb/ft3) = 40 lb/ft3

(Walas, 1988)

F = faktor material = 2

(Walas, 1988)

P

=

0,0774 ft 3 /sekon × 32,808ft × 40lb/ft 3 × 2 = 0,0062 Hp 33.000

C.20 Belt Conveyor Fungsi

: Mengangkut bahan dari Rotary Dryer

Jenis

: Horizontal belt conveyor

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: Temperatur Tekanan

Jarak angkut

:8m

Jumlah unit

: 1 unit

Laju alir

: 897,0213 kg/jam

= 75 °C = 1 atm

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

L.C-8 Komposisi bahan yang masuk ke belt conveyor komponen

kg/jam

lemak pati protein glukosa molase air densitas larutan

0,3788 0,1065 0,7803 892,3242 25,0163 64,2477 982,8538

x 0,0004 0,0001 0,0008 0,9079 0,0255 0,0654 1

kg/m3 882,755 1500 1130 1535 1360 988,07

kg/m3 0,3402 0,1625 0,8971 1393,6128 34,6157 64,5887 1494,2171

Densitas campuran (ρ) : 1532,1364 kg/m3 Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/12 jam kerja (5 menit) Laju alir volumetrik : C=

F (982,8538) 1 = 7,8933 m3/jam = ⋅ ρ 1494,2171 1 / 12

= 0,0774 ft3/s Daya conveyor : P= dimana:

C xLxWxF 33.000

C = kapasitas conveyor (ft3/sekon) L = panjang conveyor (ft) W = berat material (lb/ft3) = 40 lb/ft3

(Walas, 1988)

F = faktor material = 2

(Walas, 1988)

P

0,0774 ft 3 /sekon × 32,808ft × 40lb/ft 3 × 2 = = 0,0062 Hp 33.000

C.21 Rotary Filter 1 (RF-01) Fungsi

: memisahkan kotoran yang terkandung dalam larutan

Jenis

: Rotary drum filter

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup datar

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

Temperatur

: 60 °C

Tekanan operasi : 1 atm Data perhitungan : Laju alir larutan

: 2430,9072 kg/jam

Densitas larutan

: 1194,0516 kg/m3

Densitas kontaminan

: 1537,0000 kg/m³

Kandungan kontaminan dalam larutan adalah 25,7576 kg/jam. Laju volumetrik umpan =

F

ρ

=

2430,9072 kg/jam 1194,0516kg / m3

= 2,0358 m³ /jam Perhitungan ukuran filter : 1. Dari Tabel 18 – 8, Perry dan Green, 1999, ketebalan cake yang dibentuk adalah 0,75 cm. 2. Dari Gambar 18 – 98, Perry dan Green, 1999, W = 10 kg dry cake/(m2 x rev). 3. Dari Gambar 18 – 99, Perry dan Green waktu pembentukan, f = 0,3 menit 4. Laju pencucian : Menghitung konsentrasi TDS dalam cairan pencuci cake : Cairan di cake akhir = 10 × 0,248/0,752 = 3,3067 kg/m2 × cycle TDS dalam padatan kering = 10 × 0,001/0,999 = 0,010 kg/m2 × cycle TDS dalam cairan pencuci cake akhir = (0,010/3,3) 100 = 0,3027 % berat. Persen sisa, R = ((C2-Cw)/(C1-Cw) 100 Dimana Cw = 0, persen sisa yang diperlukan, R = (C2/C1)100 = (0,300/4,00)100 = 7,5 % Dari Fig. 18-103, Perry, 1999, rasio pencucian, N = 1,35. Untuk desain ditambahkan 10 %, N = 1,35 × 1,1 = 1,485 Volume air pencuci = Vw = 1,485 × 3,3067/1,00 = 4,9104 L/m2 × cycle 5. Waktu pencucian : W.Vw = 10 × 4,9104 = 49,104 kgL/m4. Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dari Fig. 18-104, Perry, 1999, waktu pencucian = w = 0,225 min. 6. Waktu siklus (Cycle Time, CT) untuk basis waktu pembentukan dan waktu pencucian : CTform = 0,3/0,30 = 1 mpr (min/rev) CTwash = 0,225/0,29 = 0,7759 mpr (min/rev) Maka digunakan 1 mpr (min/rev). 6. Faktor overall scale-up ditetapkan = 0,9 × 1,0 × 1,0 = 0,9 (Perry dan Green, 1999) 7. Laju filtrasi = (10/1)(60 × 0,9) = 540 kg/jam × m² 8. Area yang diperlukan untuk menyaring : A = (831,6667 kg/jam) /(540 kg/jam × m²) = 1,5401 m². Digunakan area standar 1,6 m².

(Peters et.al., 2004)

A = 8 π r2 r = 0,2524 m Perhitungan daya yang digunakan : Daya motor untuk mengangkat cake sepanjang roll filtrasi adalah : P (hp) = 1,587 (10-5) T ∆ dengan :

(Perry dan Green, 1999)

T = torka putaran (in.lbf) ∆ = kecepatan (rpm)

Maka :

P = 1,587 (10-5) F.r ∆ = 1,587 (10-5) (25,7576 kg/jam . 9,8 m/s²)(0,2524 m) (1/1 mpr) = 0,0089 hp

Perhitungan tebal tangki : Untuk roll filtrasi, direncanakan digunakan L : D = 2 : 1, maka: Ldrum = 2 (2 × 0,2524) = 1,0095 m

Area aliran air = 0,3 area drum ½ π D² = 0,3 (1,6) D = 0,5529 m Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan L : D = 3 : 1, maka : L = 1,6588 m Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Volume air = ½ ( 4/3 π D² L) = 1,0616 m³ Ketinggian air dalam tangki =

area pencelupan × Ddrum area keseluruhan drum

= 0,3 × 0,5529 = 0,1659 m Tekanan hidrostatik : Phid = ρ × g × l = 1.194,0516 kg/m3 × 9,8 m/s2 × 0,1659 m = 1584,5471 Pa = 1,5845 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 1,5845 kPa + 101,325 kPa = 102,9095 kPa Faktor kelonggaran Maka, Pdesign

= 20 %

= (1,2) (102,9095 kPa) = 123,4915 kPa

Joint efficiency = 0,8

(Brownell dan Young, 1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,3757 kPa (Brownell dan Young, 1959) Tebal shell tangki :

PD 2SE − 1,2P (123,4915 kPa) (0,5529 m) = 2(87.218,3757 kPa)(0.8) − 1.2(123,4915 kPa) = 0,0004898 m = 0,0193 in

t=

Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0193 in + 1/8 in = 0,1443 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

(Brownell dan Young, 1959)

C.22 Crystallizer (CR–01) Fungsi

: Membentuk kristal gula

Tipe

: Circulating liquid method

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA–283, Grade A

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Temperatur

: 15 °C

Tekanan operasi : 1 atm Laju total massa umpan masuk

= 1.250,8374 kg/jam

Densitas campuran umpan

= 1,4887 kg/liter = 92,9338 lbm/ft3 = 1.488,6602 kg/m3

Volume total umpan masuk

= 0,8402 m3/jam

Desain Tangki a. Ukuran Tangki Waktu tinggal (τ)

= 1 jam = 60 menit

(Rogowsky, 2006)

Laju massa (F)

= 1.250,8374 kg/jam

Volume tangki yang ditempati cairan = Waktu tinggal (τ) × Laju volumetrik umpan (Vo) = 1 jam × 0,8402 m3/jam = 0,8402 m3

Faktor kelonggaran

= 20 %

Volume tangki

= waktu tinggal(τ) × laju volumetrik umpan (Vo) × 1,2 = 1 jam × 0,8402 m3/jam × 1,2 = 1,0083 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 5 : 4 Volume silinder (Vs)

= π/4 × D2Hs = π/4 × 5/4D3

Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga : Tinggi head (Hh) = 1/6 × D

(Brownell dan Young, 1979) = π/4 × D2Hh × 2

Volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal

= π/4 × D2(1/6 × D) × 2 = π/12 × D3 Vt = Vs + Vh Vt = (5 π /16 × D3) + (π/12 × D3)

(Brownell dan Young, 1979)

Vt = 19 π/48 × D3 Diameter tangki (D)

=

3

48Vt = 19π

3

48×1,0083 19π

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 0,9325 m = 36,7119 in Tinggi silinder (Hs)

= D = 0,9325 m

Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 × D = 1/6 × 0,9325 m = 0,1554 m Tinggi tangki (Ht)

= Hs + (Hh × 2) = 0,9325 m + (0,1554 x 2) m = 1,2433 m

b. Tekanan Desain Tinggi cairan dalam tangki : Volume tangki

= 1,0083 m3

Volume cairan

= 0,8403 m3

Tinggi tangki

= 1,2433 m

Tinggi cairan dalam tangki

=

volume cairan dalam tangki × tinggi tangki

= Tekanan hidrostatis

volume tangki 0,8403 × 1,2433 = 1,0361m 1,0083

= ρ × g × tinggi cairan dalam tangki = 1.488,6602× 9,80655 × 1,0361 = 13.982,5349 Pa = 0,1380 atm

Faktor keamanan untuk tekanan = 15 % P desain

= (1 + 0,15) × (1 + 0,1380) = 1,3087 atm = 19,2326 psi

c. Tebal shell tangki (bagian silinder) Faktor korosi (C)

= 0,042 in/tahun 2

Allowable working stress (S) = 12.650 lb/in Efisiensi sambungan (E)

(Chuse dan Eber, 1954) (Brownell dan Young,1959)

= 0,85

Umur alat (A) direncanakan = 10 tahun

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tebal silinder = d =

P× R + (C × A) SE − 0,6 P

Dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan d=

19,2326 ×18,3559 + (0,042 ×10) 12.650 × 0,85 − 0,6 (19,2326)

d = 0,4529 in Maka dipilih tebal silinder = ½ in

d. Tebal dinding head (tutup tangki) Faktor korosi (C)

= 0,042 in/tahun

Allowable working stress (S) = 12.650 lb/in2 Efisiensi sambungan (E)

(Chuse dan Eber, 1954) (Brownell dan Young,1959)

= 0,85

Umur alat (A) direncanakan = 10 tahun = dh =

Tebal head (dh)

P × Di + (C × A) 2SE − 0,2 P

Dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan dh =

19,2326 × 36,7119 + (0,042 ×10) = 0,4200 in 2 × 12.650 × 0,85 − 0,2 × 19,2326

Dipilih tebal head standar = ½ in e. Menghitung Jaket Pendingin Ditetapkan jarak jacket (γ) = ½ in sehingga : −

Diameter dalam (D1) = D + (2 × tebal tangki) = 36,7119 in + (2 × 0,4529 in)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 37,6117 in −

Diameter luar (D2) = 2γ + D1 = (2 × ½ in) + 37,6117 in = 38,6117 in

Tinggi jaket = Tinggi silinder = 0,9325 m Tebal dinding jaket (dj), −

P hidrostatis

= ρ × g × tinggi jaket = 1.488,6602 × 9,80655 × 0,9325 = 13613,2138 Pa = 0,1344 atm

Faktor keamanan = 15 % P desain

= (1 + 0,15) × (0,1344 + 1) = 2,2844 atm = 33,5715 psi

Dipilih bahan jaket carbon steel, SA–283, Grade C −

Faktor korosi (C)

: 0,042 in/tahun

(Chuse dan

Allowable working stress (S) : 12.650 lb/in2

(Brownell dan

Eber,1954) −

Young,1979) −

Efisiensi sambungan (E)

−

Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun

Tebal jaket (dj) =

: 0,85

P×R + (C × A ) SE − 0,6P

(Peters dan Timmerhaus, 2004)

dimana : dj = tebal dinding jaket (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam jaket (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

33,5715 × (36,6117 / 2) + (0,042 × 10 ) (12650 × 0,85) − (0,6 × 33,5715 ) = 0,4773 in

d=

Dipilih tebal jaket standar = ½ in

C.23 Rotary Dryer (RD–01) Fungsi

: Menguapkan H2O dari campuran produk gula kristal filter

Jenis

: Steam Tube Rotary Dryer = 40954724,7782 kJ/jam

Beban panas

= 38.817.436,7128 btu/jam Jumlah steam yang dibutuhkan

= 17373,8683 kg/jam

Jumlah campuran umpan

= 982,8548 kg/jam

Densitas campuran umpan

= 1,4002 kg/liter = 39,6502 kg/ft3

Volume campuran umpan

=

982,8548 kg/jam 1,4002 kg/liter

= 701,9216 liter = 24,7881 ft3 Perhitungan volume rotary dryer, Faktor kelonggaran

= 8%

(Schweitzer,1979)

Volume rotary dryer

= 701,9216 liter × 1,08 = 758,0753 liter = 26,7712 ft3

Perhitungan luas permukaan rotary dryer, Temperatur superheated steam

= 150 0C

= 302 0F

Temperatur umpan masuk rotary dryer = 15 0C

= 59 0F

Temperatur umpan keluar rotary dryer = 100 0C

= 212 0F

Ud

= 110 btu/jam.0F.ft2

LMTD =

(Perry dan Green,1999)

(302 − 212) − (302 − 59)  302 − 212  ln   302 − 59 

= 154,0395 0F

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Luas permukaan rotary dryer, A =

Q Ud × LMTD

=

38.817.438,7128 110 × 154,0395

= 2290,8787 ft2 Perhitungan waktu tinggal (retention time), θ θ

=

0,075 × V × ρs S

(Schweitzer,1979)

Dimana : V = Volume rotary dryer ρs = Densitas campuran umpan S = Laju massa campuran umpan Maka, θ

=

0,075 × 24,7881 × 38,2271 982,8548

= 0,0723 jam = 5 menit Dari tabel 12–22 untuk kondisi operasi diperoleh :

(Perry dan Green,1999)

Diameter rotary dryer = 0,965 m Panjang rotary dryer = 4,572 m Putaran rotary dryer = 6 r/min Daya motor

= 2,2 hp

Tube steam OD

= 114 mm

Jumlah tube steam

= 14

C. 24 Filter Press (FP) Fungsi

: memisahkan komponen padat dari campuran hasil reaksi

Jenis

: silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Material

: carbon steel SA-283 grade C

Jumlah

: 1 unit

L.C-9 Komposisi bahan yang masuk ke Filter Press komponen pati

kg/jam 21,3030

x 0,0078

kg/m3 1500

kg/m3 1,7167

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

protein Glukosa air lemak HCl abu Serat HMF densitas larutan

156,0606 1148,2333 1087,047 75,7576 168,1818 25,7576 33,3333 11,5983 2727,2725

0,0572 0,4210 0,3986 0,0278 0,0617 0,0094 0,0122 0,004253 1

1130 1547 988,07 882.755 627,7807 1537 710 1290

64,6611 651,3163 393,8288 24,5210 38,7131 14,5161 8,6778 5,4860 1213,4369

Densitas campuran, ρ = 1213,4369 kg/m3 Tangki filter dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi. Direncanakan volume bahan penyaring =1/3 volume tangki

Ukuran Tangki Filter Volume air, Va =

2727,2725 kg/jam × 0,25 jam = 0,5619 m3 3 1213,4369 kg/m

Faktor keamanan 5 %, volume tangki = 1,05 x 0,5619 = 0,5900 m3 Volume total = 4/3 x 0,5900 m3 = 0,7867 m3 -

Volume silinder tangki (Vs) =

π.Di 2 Hs 4

Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 3 : 1 Vs =

3π .Di 2 = 2,355 Di 3 4

0,7867 m3 = 2,355 Di3 Di = 0,7007 m ;

H = 2,1022 m

Tinggi penyaring = ¼ x 2,1022 m = 0,5256 m Tinggi air = ¾ x 2,1022 m = 1,5766 m Perbandingan tinggi tutup tangki dengan diameter dalam adalah 1 : 4 Tinggi tutup tangki = ¼ (0,7007) = 0,1752 m Tekanan hidrostatis, P = ρx g x l = 1213,4369 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,5766 m = 18.748,4252 Pa Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 18,7484 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 18,7484 kPa + 101,325 kPa = 120,0734 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (120,0734 kPa) = 126,0771 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12,650 psia = 87218,714 kPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki :

PD SE − 0,6P (126,0771 kPa) (0,7007 m) = (87.218,714 kPa)(0,8) − 0,6(126,0771 kPa) = 0,0013 m = 0,0512 in

t=

Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0512 in + 1/8 in = 0,1762 in

C.25 Pompa Tangki HCl (P-01) Fungsi

: memompa larutan HCl dari tangki HCl ke reaktor

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 300C Tekanan

Laju alir, F

: 1 atm

= 454,5454 kg/jam (0,2784 lb/s)

L.C-10 Komposisi bahan di Pompa Tangki HCl komponen

kg/jam

air HCl densitas larutan

286,3636 168,1818 454,5454

x 0,6300 0,3700 1,0000

kg/m3

kg/m3

988,0700 627,7807

622,4841 232,89 854,7630

Densitas campuran, ρ = 854,7630 kg/m3 Viskositas campuran μc (pada 80oC) Viskositas larutan ( 5% HCl+ H2O) μ = 1,8 cP = 0,0012 lbm/ft sec Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Laju alir volumetrik, Q=

F 454,5454kg / jam = = 0,0001 m3 / s = 0,0052 ft 3 / s 3 ρ 854,7630kg / m

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0001m3/s)0,45x (1209,6432 kg/m3)0,13 = 0,0165 m = 0,6493 in Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 0,75 in

Schedule number

: 80

Diameter dalam (ID)

: 0,7420 in = 0,0618 ft = 0,0188 m

Diameter luar (OD)

: 0,1050 in = 0,0088 ft

Inside sectional area

: 0,003 ft2

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : v=

Q 0,0052 ft 3 /s = = 1,7389 ft/s A 0,0030 ft 2

Sehingga : Bilangan Reynold, N Re

ρ v D (53,3614lbm / ft 3 ) × (1,7389 ft / s ) × (0,0618 ft ) = = μ 0,0012 lbm/ft.s = 4.743,1944

Untuk komersial steel, e = 0,000046

e 0,00046 = = 0,0024 D 0,0188 Sehingga f = 0,0100

(geankoplis ,2003)

Friction loss : 1 sharp edge entrance

  A2   v 2 1,73892     : hc = 0,5 1 −   = 0,5(1 − 0)   2 × 1 × 32,174   A1   2α

= 0,0470 ft.lbf/lbm 2 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1,73892 v2 =2 (0,75) = 0,0705 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1,73892 v2 = 1 (2) = 0,0940 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

: hf = n Kf.

Pipa lurus 40 ft

∆l.v 2 (40).1,73892 : Ff = 4f = 4(0,0100) D.2g c (0,0618).2 × 32,174 = 1,2159 ft.lbf/lbm

1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,7389 2 1   = 2(1 − 0) = 2 1 −     A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,0940 ft.lbf/lbm

1,73892 v2 =1 (1) = 0,0470 ft.lbf/lbm : hf = = n Kf. 2 × 32,174 2g c

1 Tee Total Friction loss :

ΣF = 1,5683 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 50 ft maka : 0 +

32,174 (50) + 0 + 1,5683 + Ws = 0 32,174

Ws = - 51,5683 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 51,5683 = - 0.8 x Wp Wp = 64,4604 lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 0,2784 lbm/s x 64,4604 lbf/lbm P = 17,9434 ft.lbf/s = 0,0326 hp Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

C.26 Pompa Reaktor Hidrolisa (P-02) Fungsi

: memompa larutan dari reaktor ke cooler 01

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 800C Tekanan

: 1 atm

Data : Laju alir, F

= 2727,2725 kg/jam = 1,6702 lb/s

L.C-11 Komposisi bahan di Pompa Reaktor Hidrolisa komponen pati protein abu air lemak serat glukosa HCl densitas larutan

kg/jam 21,3030 156,0606 25,7576 1087,0470 75,7576 33,3333 1159,8316 168,1818 2727,2725

x 0,0078 0,0572 0,0094 0,3986 0,0278 0,0122 0,4253 0,0617 1,0000

kg/m3 1500 1130 1547 988,0700 882,7550 720,0000 1535,0000 627,7807

kg/m3 11,7167 64,6611 14,6106 393,8288 24,5210 8,8000 652,7919 38,7131 1209,6432

Densitas campuran, ρ = 1209,6432 kg/m3 = 75,5160 lbm/ft3 Viskositas campuran μc (pada 80oC) Viskositas larutan 5% HCl dalam air, μ = 1,1 cP Viskositas slurry pada 80oC didekati melalui persamaan berikut ln

µc 2,5Qs = µ 1 − CQs

(Perry, 1984)

C = koefisien (1-1,5) dan diambil C = 1 Qs=

volumesolid volumecampuran

(21,3030 / 1500) + (156,0606 / 1130) + (25,7575 / 1547) + (75,7575 / 882,7550) + (33,333 / 720) 2727,2725 / 1209,6432 = 0,1335

=

ln

µc 1,1

=

2,5 x0,1335 = 0,3853 atau μc = 1,6166 cP = 0,0011 lbm/ft sec 1 − 1x0,1335

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Laju alir volumetrik, Q=

F 2727,2725kg / jam = = 0,0006 m3 / s = 0,221 ft 3 / s 3 ρ 1209,6432kg / m

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13 3

= 0.363 x (0,0006m /s)

(Timmehaus, 2004) 0,45

x (1209,6432 kg/m3)0,13

= 0,031 m = 1,3013 in Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1,25 in

Schedule number

: 80

Diameter dalam (ID)

: 1,5000 in = 0,1250 ft = 0,0381 m

Diameter luar (OD)

: 1,9000 in = 0,1583 ft

Inside sectional area

: 0,0123 ft2

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : v=

Q 0,0221ft 3 /s = = 1,8055 ft/s A 0,0123 ft 2

Sehingga : Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (75,5160lbm / ft 3 ) × (1,0221 ft / s ) × (0,1250 ft ) = μ 0,0011 lbm/ft.s

= 15.687,8937 Untuk komersial steel, e = 0,000046

e 0,00046 = = 0,0012 D 0,0381 Sehingga f = 0,0073

(geankoplis ,2003)

Friction loss : 1 sharp edge entrance

  A2   v 2 1,80552     : hc = 0,5 1 −   = 0,5(1 − 0)   2 × 1 × 32,174   A1   2α

= 0,0253 ft.lbf/lbm Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

3 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1,80552 v2 =3 (0,75) = 0,1140 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

1,80552 v2 : hf = n Kf. = 1 (2) = 0,1013 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Pipa lurus 50 ft

∆l.v 2 (50).1,80552 : Ff = 4f = 4(0,0073) D.2g c (0,1250).2 × 32,174 = 0,5917 ft.lbf/lbm

1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,80552 1     = 2(1 − 0) = 2 1−     A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,1013 ft.lbf/lbm

1 Tee

: hf = = n Kf.

1,80552 v2 =1 (1) = 0,0507 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Total Friction loss : ΣF = 0,9843 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 40 ft maka : 0 +

32,174 (40) + 0 + 0,9843 + Ws = 0 32,174

Ws = - 40,9843 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp -

-40,9843 = - 0.8 x Wp Wp = 51,2303 lbf/lbm

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Daya pompa : P = m x Wp = 1,6702 lbm/s x 51,2303 lbf/lbm P = 85,5637 ft.lbf/s = 0,1556 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ¼ hp

C.27 Pompa Cooler 01 (P-03) Fungsi

: memompa larutan dari cooler 01 ke Filter Press

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 600C Tekanan

: 1 atm

Data : Laju alir, F

= 2727,2725 kg/jam =1,6702 lbm/sec

Densitas campuran, ρ = 1209,6432 kg/m3 = 75,5160 lbm/ft3 L.C-12 Komposisi bahan di Pompa Cooler 01 komponen pati protein abu air lemak serat glukosa HCl densitas larutan

kg/jam 21,3030 156,0606 25,576 1087,0470 75,7576 33,3333 1159,8316 168.,1818 2727,2725

x 0,0078 0,0572 0,0094 0,3986 0,0278 0,0122 0,4253 0,06167 1,0000

kg/m3 1500 1130 1547 988,0700 882,7550 720,0000 1535,0000 627,7807

kg/m3 11,7167 64,6611 14,6106 393,8288 24,5210 8,8000 652,7919 38,7131 1209,6432

Viskositas campuran μc (pada 60oC) Viskositas larutan 5% HCl dalam air, μ = 1,3 cP Viskositas slurry pada 60oC didekati melalui persamaan berikut ln

2,5Qs µc = µ 1 − CQs

(Perry, 1984)

C = koefisien (1-1,5) dan diambil C = 1 Qs= =

volumesolid volumecampuran

(21,3030 / 1500) + (156,0606 / 1130) + (25,7575 / 1547) + (75,7575 / 882,7550) + (33,333 / 720) 2727,2725 / 1209,6432

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 0,1335 ln

µc 1,3

=

2,5 x0,1335 = 0,3852 atau μc = 1,9105 cP = 0,0013 lbm/ft sec 1 − 1x0,1335

Laju alir volumetrik, Q=

F 2727,2725kg / jam = = 0,0006 m3 / s = 0,221 ft 3 / s 3 ρ 1209,6432kg / m

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0006m3/s)0,45x (1209,6432 kg/m3)0,13 = 0,031 m = 1,3013 in Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1,25 in

Schedule number

: 80

Diameter dalam (ID)

: 1,5000 in = 0,1250 ft = 0,0381 m

Diameter luar (OD)

: 1,9000 in = 0,1583 ft

Inside sectional area

: 0,0123 ft2

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : v=

Q 0,0221ft 3 /s = = 1,8055 ft/s A 0,0123 ft 2

Sehingga : Bilangan Reynold, N Re

ρ v D (75,5160lbm / ft 3 ) × (1,7981 ft / s ) × (0,1250 ft ) = = μ 0,0013 lbm/ft.s = 13.220,5995

Untuk komersial steel, e = 0,000046

e 0,00046 = = 0,0012 D 0,0381 Sehingga f = 0,0083

(geankoplis ,2003)

Friction loss : 1 sharp edge entrance

  A2   v 2 1,79812     : hc = 0,5 1 −   = 0,5(1 − 0)   2 × 1 × 32,174   A1   2α

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 0,0502 ft.lbf/lbm 3 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1,79812 v2 =5 (0,75) = 0,1884 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1,79812 v2 = 1 (2) = 0,1005 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

: hf = n Kf.

Pipa lurus 30 ft

∆l.v 2 (30).1,79812 = 4(0,0071) : Ff = 4f D.2g c (0,1250).2 × 32,174 = 0,4004 ft.lbf/lbm

1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,79812 1   = 2 1 −   = 2(1 − 0)   A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,1005 ft.lbf/lbm

1,79812 v2 : hf = = n Kf. =1 (1) = 0,0502 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 Tee Total Friction loss :

ΣF = 0,89031 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 30 ft maka : 0 +

32,174 (30) + 0 + 0,8903 + Ws = 0 32,174

Ws = - 30,8903 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp -

-30,8903 = - 0.8 x Wp Wp = 38,6128 lbf/lbm

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Daya pompa : P = m x Wp = 1,6702 lbm/s x 38,6128 lbf/lbm P = 64,4903 ft.lbf/s = 0,1173 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp

C.28 Pompa Cfilter Press (P-04) Fungsi

: memompa larutan dari Filter Press ke Rotary Filter

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 600C Tekanan

: 1 atm

Data : Laju alir, F

= 2430,9072 kg/jam = 1,3437 lb/s

L.C-13 Komposisi bahan di Pompa Filter Press komponen pati protein abu air lemak glukosa Hmf HCl densitas larutan

kg/jam 0,1065 0,7803 25,7576 1081,6117 0,3788 1142,4922 11,5983 168,1818 2430,9072

x 0,00004 0,0003 0,0106 0,4449 0,0002 0,46998594 0,00477118 0,06918479 1,0000

kg/m3 1500 1130 1547 988,0700 882,7550 1535,0000 1285,0000 627,7807

kg/m3 0,0657 0,3627 16,3918 439,6334 0,1376 721,4284 6,1310 43,4329 1227,5835

Densitas campuran, ρ = 1227,5835 kg/m3 = 76,6359 lbm/ft.sec Viskositas campuran μc (pada 60oC) Viskositas larutan 5% HCl dalam air, μ = 1,3 cP Viskositas slurry pada 60oC didekati melalui persamaan berikut ln

µc 2,5Qs = µ 1 − CQs

(Perry, 1984)

C = koefisien (1-1,5) dan diambil C = 1 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Qs=

= ln

volumesolid volumecampuran

(0,1065 / 1500) + (0,7803 / 1130) + (25,7575 / 1547) + (0,3788 / 882,7550) = 0,0227 2430,9072 / 1227,5835

µc 1,3

=

2,5 x0,0090 = 0,227 atau μc = 1,330 cP = 0,0009 lbm/ft.sec 1 − 1x0,0090

Laju alir volumetrik, Q=

F 2430,9072kg / jam = = 0,0006 m3 / s = 0,00194 ft 3 / s ρ 1227,5835kg / m3

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0006m3/s)0,45x (1227,5835 kg/m3)0,13 = 0,0312 m = 1,2298 in Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1,25 in

Schedule number

: 80

Diameter dalam (ID)

: 1,2780 in = 0,1065 ft = 0,0325 m

Diameter luar (OD)

: 1,6600 in = 0,1383 ft

Inside sectional area

: 0,0104 ft2

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : v=

Q 0,0194 ft 3 /s = = 1,8678 ft/s A 0,0104 ft 2

Sehingga : Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (76,6359lbm / ft 3 ) × (1,8678 ft / s ) × (0,1065 ft ) = μ 0,0009 lbm/ft.s

= 17.056,8081 Untuk komersial steel, e = 0,000046

e 0,00046 = = 0,0014 D 0,0325 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Sehingga f = 0,0081

(geankoplis ,2003)

Friction loss :   A   v2 1,86782 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,02542 ft.lbf/lbm 3 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1,86782 v2 =3 (0,75) = 0,1220 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1,86782 v2 = 1 (2) = 0,1084 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

: hf = n Kf.

Pipa lurus 20 ft

∆l.v 2 (20).1,86782 = 4(0,0081) : Ff = 4f D.2g c (0,1065).2 × 32,174 = 0,3299 ft.lbf/lbm

1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,86782 1   = 2 1 −   = 2(1 − 0)   A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,1084 ft.lbf/lbm

1,86782 v2 : hf = = n Kf. =1 (1) = 0,0542 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 Tee Total Friction loss :

ΣF = 0,7772 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

P −P 1 2 v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 40 ft maka : 0 +

32,174 (40) + 0 + 0,7772 + Ws = 0 32,174

Ws = - 40,7772 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Ws = - η x Wp -

40,7772 = - 0.8 x Wp Wp = 50,9715 lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp = 1,4887 lbm/s x 50,9715 lbf/lbm P = 75,8804 ft.lbf/s = 0,1380 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp

C.29 Pompa Rotary Filter 1 (P-05) Fungsi

: memompa larutan dari Rotary Filter 01 ke heater 01

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 600C Tekanan

: 1 atm

Data : Laju alir, F

= 2405,1496 kg/jam = 1,4729 lb/s

L.C-14 Komposisi bahan di Pompa Rotary Filter 1 komponen pati protein air lemak glukosa Hmf HCl densitas larutan

kg/jam 0,1065 0,7803 1081,6117 0,3788 1142,4922 11,5983 168,1818 2405,1496

x 0,00004 0,0003 0,4497 0,0002 0,475019184 0,004822278 0,069925713 1,0000

kg/m3 1500 1130 988,0700 882,7550 1535,0000 1285,0000 627,7807

kg/m3 0,0664 0,3666 444,3416 0,1390 729,1544 6,1966 43,8980 1224,1628

Densitas campuran, ρ = 1224,1628 kg/m3 = 76,4224 lbm/ft.sec Viskositas campuran μc (pada 60oC) Viskositas larutan 5% HCl dalam air, μ = 1,3 cP Viskositas slurry pada 80oC didekati melalui persamaan berikut Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

µc 2,5Qs = µ 1 − CQs

ln

(Perry, 1984)

C = koefisien (1-1,5) dan diambil C = 1 Qs=

(0,1065 / 1500) + (0,7803 / 1130) + (0,3788 / 882,7550) volumesolid = 2405,1496 / 1224,1628 volumecampuran

=0,0006 ln

µc 1,3

=

2,5 x0,0006 = 0,0015 atau μc = 1,3019 cP = 0,0009 lbm/ft.sec 1 − 1x0,0006

Laju alir volumetrik, Q=

F 24305,1496kg / jam = = 0,0005 m3 / s = 0,00193t 3 / s ρ 1224,1628kg / m3

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0005m3/s)0,45x (1224,1628 kg/m3)0,13 = 0,0311 m = 1,2250 in Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1,25 in

Schedule number

: 80

Diameter dalam (ID)

: 1,2780 in = 0,1065 ft = 0,0325 m

Diameter luar (OD)

: 1,6600 in = 0,1383 ft

Inside sectional area

: 0,0104 ft2

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : v=

Q 0,0193 ft 3 /s = = 1,8532 ft/s A 0,0104 ft 2

Sehingga : Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (76,4224lbm / ft 3 ) × (1,8532 ft / s ) × (0,1065 ft ) = μ 0,0009 lbm/ft.s

= 17.240,3267 Untuk komersial steel, e = 0,000046 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

e 0,00046 = = 0,0014 D 0,0325 Sehingga f = 0,0078

(geankoplis ,2003)

Friction loss :   A   v2 1,85322 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0534 ft.lbf/lbm 3 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1,85322 v2 =3 (0,75) = 0,1201 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1,85322 v2 = 1 (2) = 0,3127 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

: hf = n Kf.

Pipa lurus 20 ft

∆l.v 2 (20).1,85322 : Ff = 4f = 4(0,0078) D.2g c (0,1065).2 × 32,174 = 0,3127 ft.lbf/lbm

1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,8532 2 1     = 2 1−   = 2(1 − 0)   A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,1067 ft.lbf/lbm

1,85322 v2 : hf = = n Kf. =1 (1) = 0,0534 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 Tee Total Friction loss :

ΣF = 0,7530 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 40 ft maka : 0 +

32,174 (40) + 0 + 0,77530 + Ws = 0 32,174

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Ws = - 40,7530 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp -

40,7772 = - 0.8 x Wp Wp = 50,9413 lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp = 1,4729 lbm/s x 50,9413 lbf/lbm P = 75,0319 ft.lbf/s = 0,1364 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp

C.30 Pompa Heater 01 (P-06) Fungsi

: memompa larutan dari heater 02 ke evaporator 01

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 800C Tekanan

: 1 atm

Data : Laju alir, F

= 2405,1490 kg/jam = 1,4729 lb/s

L.C-15 Komposisi bahan di Pompa Heater 01 komponen pati protein air lemak glukosa HMF HCl densitas larutan

kg/jam 0,1065 0,7803 1081,6117 0,3788 1142,4922 11,5983 168,1818 2405,1496

x

kg/m3 0,0000 0,0003 0,4497 0,0002 0,4751 0,0048 0,0699 1,0000

1500 1130 988,0700 882,7550 1535,0000 1285,0000 627,7807

kg/m3 0,0664 0,3666 444,3416 0,1390 729,1544 6,1966 43,8980 1224,1628

Densitas campuran, ρ = 1224,1628 kg/m3 = 76,4224 lbm/ft.sec Viskositas campuran μc (pada 80oC) Viskositas larutan 5% HCl dalam air, μ = 1,1 cP Viskositas slurry pada 80oC didekati melalui persamaan berikut

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

µc 2,5Qs = µ 1 − CQs

ln

(Perry, 1984)

C = koefisien (1-1,5) dan diambil C = 1 Qs=

(0,1065 / 1500) + (0,7803 / 1130) + (0,3788 / 882,7550) volumesolid = 2405,1496 / 1224,1628 volumecampuran

=0,0006 ln

µc 1,1

=

2,5 x0,0006 = 0,0015 atau μc = 0,9136 cP = 0,006 lbm/ft.sec 1 − 1x0,0006

Laju alir volumetrik, Q=

F 24305,1496kg / jam = = 0,0005 m3 / s = 0,00193t 3 / s 3 ρ 1224,1628kg / m

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0005m3/s)0,45x (1224,1628 kg/m3)0,13 = 0,0311 m = 1,2250 in Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1,25 in

Schedule number

: 80

Diameter dalam (ID)

: 1,2780 in = 0,1065 ft = 0,0325 m

Diameter luar (OD)

: 1,6600 in = 0,1383 ft

Inside sectional area

: 0,0104 ft2

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : v=

Q 0,0193 ft 3 /s = = 1,8532 ft/s A 0,0104 ft 2

Sehingga : Bilangan Reynold, N Re

ρ v D (76,4224lbm / ft 3 ) × (1,8532 ft / s ) × (0,1065 ft ) = = μ 0,0006 lbm/ft.s = 24.567,8429

Untuk komersial steel, e = 0,000046 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

e 0,00046 = = 0,0014 D 0,0325 Sehingga f = 0,0072

(Geankoplis ,2003)

Friction loss :   A   v2 1,85322 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0534 ft.lbf/lbm 3 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1,85322 v2 =4 (0,75) = 0,1601 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

: hf = n Kf.

1,85322 v2 = 1 (2) = 0,1067 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Pipa lurus 20 ft

: Ff = 4f

∆l.v 2 (20).1,85322 = 4(0,0078) D.2g c (0,1065).2 × 32,174

= 0,2887 ft.lbf/lbm 1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,8532 2 = 2 1 −  1   = 2(1 − 0)   A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,1067 ft.lbf/lbm

1,85322 v2 : hf = = n Kf. =1 (1) = 0,0534 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 Tee Total Friction loss :

ΣF = 0,7690 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 40 ft

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

maka : 0 +

32,174 (40) + 0 + 0,7690 + Ws = 0 32,174

Ws = - 40,7690 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp -

40,7690 = - 0.8 x Wp Wp = 50,9613 lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp = 1,4729 lbm/s x 50,9413 lbf/lbm P = 75,0319 ft.lbf/s = 0,1365hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp

C.31 Pompa Evaporator 01 (P-07) Fungsi

: memompa larutan dari evaporator 01 ke cooler 02

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 103 0C Tekanan

: 1 atm

Data : Laju alir, F

= 1642,0814 kg/jam = 1,0056 lb/s

L.C-16 Komposisi bahan di Pompa Evaporator 01 komponen pati protein air lemak glukosa HMF densitas larutan

kg/jam 0,1065 0,7803 486,7253 0,3788 1142,4922 11,5983 1642,0814

x

kg/m3 0,0001 0,0005 0,2964 0,0002 0,6958 0,0070 1,0000

1500 1130 988,0700 882,7550 1535,0000 1285,0000

kg/m3 0,0973 0,5370 292,8714 0,2036 1067,9894 9,0762 1370,7749

Densitas campuran, ρ = 1370,7749 kg/m3 = 85,5751 lbm/ft.sec Viskositas campuran μc (pada 103oC) Viskositas larutan H2O ,μ = 0,3 cP Viskositas slurry pada 80oC didekati melalui persamaan berikut Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

µc 2,5Qs = µ 1 − CQs

ln

(Perry, 1984)

C = koefisien (1-1,5) dan diambil C = 1 Qs=

(0,1065 / 1500) + (0,7803 / 1130) + (0,3788 / 882,7550) volumesolid = 2405,1496 / 1224,1628 volumecampuran

=0,00010 ln

µc 0,3

=

2,5 x0,0001 = 0,0024 atau μc = 0,3007 cP = 0,0002 lbm/ft.sec 1 − 1x0,0001

Laju alir volumetrik, Q=

F 1642,0814kg / jam = = 0,0003 m 3 / s = 0,001183 ft 3 / s 3 ρ 1370,7749kg / m

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0003m3/s)0,45x (1370,7749 kg/m3)0,13 = 0,9950 m = 0,0253 in

Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1 in

Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 1,0490 in = 0,0874 ft = 0,0266 m

Diameter luar (OD)

: 1,3150 in = 0,1096 ft

Inside sectional area

: 0,006 ft2

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : v=

Q 0,0118 ft 3 /s = = 1,9585 ft/s A 0,0060 ft 2

Sehingga : Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (85,5751lbm / ft 3 ) × (1,9585 ft / s ) × (0,0874 ft ) = μ 0,0002 lbm/ft.s

= 72.505,1742 Untuk komersial steel, e = 0,000046 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

e 0,00046 = = 0,0017 D 0,0266 Sehingga f = 0,0069

(geankoplis ,2003)

Friction loss :   A   v2 1,95852 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0596ft.lbf/lbm 3 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1,95852 v2 =3 (0,75) = 0,1341 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

: hf = n Kf.

1,95852 v2 = 1 (2) = 0,1192 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Pipa lurus 20 ft

∆l.v 2 (30).1,95852 : Ff = 4f = 4(0,0069) D.2g c (0,0874).2 × 32,174 = 0,5646 ft.lbf/lbm

1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,95852 1     = 2 1−   = 2(1 − 0)   A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,1192 ft.lbf/lbm

1,95852 v2 : hf = = n Kf. =1 (1) = 0,0596 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 Tee Total Friction loss :

ΣF = 1,0564 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 50 ft maka : 0 +

32,174 (50) + 0 + 1,0564 + Ws = 0 32,174

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Ws = - 51,0564 lbf/lbm

Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp -

51,0564 = - 0.8 x Wp Wp = 63,8205 lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp = 1,0056 lbm/s x 63,8205 lbf/lbm P = 64,1784 ft.lbf/s = 0,1167 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp

C.32 Pompa Cooler 02 (P-08) Fungsi

: memompa larutan dari cooler 02 ke kolom adsorpsi

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 60 0C Tekanan

: 1 atm

Data : Laju alir, F

= 1642,0814 kg/jam =1,0056 lb/s

L.C-17 Komposisi bahan di Pompa Cooler 02 komponen pati protein air lemak glukosa HMF densitas larutan

kg/jam 0,1065 0,7803 486,7253 0,3788 1142,4922 11,5983 1642,0814

x 0.0001 0.0005 0.2964 0.0002 0,6958 0,0070 1,0000

kg/m3 1500 1130 988,0700 882,7550 1535,0000 1285,0000

kg/m3 0,0973 0,5370 292,8714 0,2036 1067,9894 9,0762 1370,7749

Densitas campuran, ρ = 1370,7749 kg/m3 = 85,5751 lbm/ft.sec Viskositas campuran μc (pada 103oC) Viskositas larutan H2O ,μ = 0,3 cP Viskositas slurry pada 80oC didekati melalui persamaan berikut Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

µc 2,5Qs = µ 1 − CQs

ln

(Perry, 1984)

C = koefisien (1-1,5) dan diambil C = 1 Qs=

(0,1065 / 1500) + (0,7803 / 1130) + (0,3788 / 882,7550) volumesolid = 2405,1496 / 1224,1628 volumecampuran

=0,00010 ln

µc 0,3

=

2,5 x0,0001 = 0,0024 atau μc = 0,3007 cP = 0.0002 lbm/ft.sec 1 − 1x0,0001

Laju alir volumetrik, Q=

F 1642,0814kg / jam = = 0,0003 m 3 / s = 0,001183 ft 3 / s 3 ρ 1370,7749kg / m

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0003m3/s)0,45x (1370,7749 kg/m3)0,13 = 0,0253 m = 0,9950 m Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1 in

Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 1,0490 in = 0,0874 ft = 0,0266 m

Diameter luar (OD)

: 1,3150 in = 0,1096 ft

Inside sectional area

: 0,006 ft2

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : v=

Q 0,0118 ft 3 /s = = 1,9585 ft/s A 0,0060 ft 2

Sehingga : Bilangan Reynold, N Re

ρ v D (85,5751lbm / ft 3 ) × (1,9585 ft / s ) × (0,0874 ft ) = = μ 0,0003 lbm/ft.s = 43491,5338

Untuk komersial steel, e = 0,000046 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

e 0,00046 = = 0,0017 D 0,0266 Sehingga f = 0,0075

(geankoplis ,2003)

Friction loss :   A   v2 1,95852 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0596ft.lbf/lbm 3 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1,95852 v2 =3 (0,75) = 0,1341 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

: hf = n Kf.

1,95852 v2 = 1 (2) = 0,1192 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Pipa lurus 20 ft

: Ff = 4f

(30).1,95852 ∆l.v 2 = 4(0,0075) (0,0874).2 × 32,174 D.2g c

= 0,6137 ft.lbf/lbm 1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,95852 = 2 1 −  1   = 2(1 − 0)   A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,1192 ft.lbf/lbm

1 Tee

: hf = = n Kf.

1,95852 v2 =1 (1) = 0,0596 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Total Friction loss : ΣF = 1,1055 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 50 ft Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

maka : 0 +

32,174 (50) + 0 + 1,1055 + Ws = 0 32,174

Ws = - 51,1055 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 51,1055 = - 0.8 x Wp Wp = 63,8205 lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 1,0056 lbm/s x 63,8819 lbf/lbm P = 64,2401ft.lbf/s = 0,1168 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp

C.33 Pompa Kolom Adsorpsi (P-09) Fungsi

: memompa larutan dari kolom adsorpsi ke evaporator 02

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 60 0C Tekanan

: 1 atm

Data : Laju alir, F

= 1630,4831 kg/jam = 0,9985 lb/s

L.C-18 Komposisi bahan di Pompa Kolom Adsorpsi komponen pati protein air lemak glukosa densitas larutan

kg/jam 0,1065 0,7803 486,7253 0,3788 1142,4922 1630,4831

x 0,0001 0,0005 0,2985 0,0002 0,7007 1,0000

kg/m3 1500 1130 988,0700 882,7550 1535,0000

kg/m3 0,0980 0,5408 294,9547 0,2051 1075,5864 1371,3850

Densitas campuran, ρ = 1371,3850 kg/m3 = 85,6132 lbm/ft.sec Viskositas campuran μc (pada 60oC) Viskositas larutan H2O ,μ = 0,5 cP Viskositas slurry pada 60oC didekati melalui persamaan berikut Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

µc 2,5Qs = µ 1 − CQs

ln

(Perry, 1984)

C = koefisien (1-1,5) dan diambil C = 1 Qs=

(0,1065 / 1500) + (0,7803 / 1130) + (0,3788 / 882,7550) volumesolid = 2405,1496 / 1224,1628 volumecampuran

=0,00010 ln

µc 0,5

=

2,5 x0,0001 = 0,0025 atau μc = 0,5000 cP = 0,0030 lbm/ft.sec 1 − 1x0,0001

Laju alir volumetrik, Q=

F 1630,4831kg / jam = = 0,0003 m3 / s = 0,0117 ft 3 / s 3 ρ 1371,3850kg / m

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0003m3/s)0,45x (1371,3850 kg/m3)0,13 = 0,0252 m = 0,9917 in Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1 in

Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 1,0490 in = 0,0874 ft = 0,0266 m

Diameter luar (OD)

: 1,3150 in = 0,1096 ft

Inside sectional area

: 0,006 ft2

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : Q 0,0117 ft 3 /s = 1,9438 ft/s v= = A 0,0060 ft 2 Sehingga : Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (85,6132lbm / ft 3 ) × (1,9438 ft / s ) × (0,0874 ft ) = μ 0,0003 lbm/ft.s

= 43296,6250

Untuk komersial steel, e = 0,000046 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

e 0,00046 = = 0,0017 D 0,0266 Sehingga f = 0,0079

(geankoplis ,2003)

Friction loss :   A   v2 1,94382 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0587 ft.lbf/lbm 1 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1,94382 v2 =1 (0,75) = 0,0440 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

: hf = n Kf.

1,94382 v2 = 1 (2) = 0,1174 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Pipa lurus 20 ft

: Ff = 4f

∆l.v 2 (20).1,94382 = 4(0,0079) D.2g c (0,0874).2 × 32,174

= 0,4245 ft.lbf/lbm 1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,94382 = 2 1 −  1   = 2(1 − 0)   A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,1174 ft.lbf/lbm

1,94382 v2 : hf = = n Kf. =1 (1) = 0,0587 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 Tee Total Friction loss :

ΣF = 0,8209 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 50 ft

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

maka : 0 +

32,174 (50) + 0 + 0,8209 + Ws = 0 32,174

Ws = - 50,8209 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 50,8209 = - 0.8 x Wp Wp = 63,5261 lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 0,9985 lbm/s x 63,5261 lbf/lbm P = 63,4311.lbf/s = 0,1153 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp

C.34 Pompa Evaporator 02 (P-10) Fungsi

: memompa larutan dari evaporatot 02 ke cooler 03

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 110 0C Tekanan

: 1 atm

Data : Laju alir, F

= 1250,8374 kg/jam = 0,7660 lb/s

L.C-19 Komposisi bahan di Pompa Evaporator 02 komponen pati protein air lemak glukosa densitas larutan

kg/jam 0,1065 0,7803 107,0796 0,3788 1142,4922 1250,8374

x 0,0001 0,0006 0,0856 0,0003 0,913381867 1,0000

kg/m3 1500 1130 988,0700 882,7550 1535,0000

kg/m3 0,1277 0,7049 84,5850 0,2673 1402,0412 1487,7262

Densitas campuran, ρ = 1487,7262 kg/m3 = 92,8762 lbm/ft.sec Viskositas campuran μc (pada 110oC) Viskositas larutan H2O ,μ = 0,2 cP Viskositas slurry pada 110oC didekati melalui persamaan berikut Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

µc 2,5Qs = µ 1 − CQs

ln

(Perry, 1984)

C = koefisien (1-1,5) dan diambil C = 1 Qs=

(0,1065 / 1500) + (0,7803 / 1130) + (0,3788 / 882,7550) volumesolid = 1250,8374 / 1487,7262 volumecampuran

=0,0014 ln

µc 0,2

=

2,5 x0,0014 = 0,0035 atau μc = 0,2007 cP = 0,0001 lbm/ ft. sec 1 − 1x0,0014

Laju alir volumetrik, Q=

F 1250,8374kg / jam = = 0,0002 m3 / s = 0,0082 ft 3 / s 3 ρ 1487,7262kg / m

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0002 m3/s)0,45x (1487,7262 kg/m3)0,13 = 0,0218 m = 0,8576 in Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1 in

Schedule number

: 80

Diameter dalam (ID)

: 0,9570 in = 0,0798 ft = 0,0266 m

Diameter luar (OD)

: 1,3150 in = 0,1096 ft

Inside sectional area

: 0,0049 ft2

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : Q 0,0082 ft 3 /s = 1,6832 ft/s v= = A 0,0049 ft 2

Sehingga : Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (92,8762lbm / ft 3 ) × (1,6832 ft / s ) × (0,0798 ft ) = μ 0,0001 lbm/ft.s

= 92.438,4920 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Untuk komersial steel, e = 0,000046

e 0,00046 = = 0,0019 D 0,0243 Sehingga f = 0,0059

(geankoplis ,2003)

Friction loss :   A   v2 1,68322 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0440 ft.lbf/lbm 1 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1,68322 v2 =1 (0,75) = 0,0330 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

: hf = n Kf.

1,68322 v2 = 1 (2) = 0,0881 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Pipa lurus 30 ft

: Ff = 4f

(30).1,68322 ∆l.v 2 = 4(0,0059) (0,0789).2 × 32,174 D.2g c

= 0,3909 ft.lbf/lbm 1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,68322 = 2 1 −  1   = 2(1 − 0)   A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,0881 ft.lbf/lbm

1 Tee

: hf = = n Kf.

1,68322 v2 =1 (1) = 0,0440 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Total Friction loss : ΣF = 0,6881 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tinggi pemompaan ΔZ = 60 ft maka : 0 +

32,174 (60) + 0 + 0,6881 + Ws = 0 32,174

Ws = - 60,6881 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 60,6881 = - 0.8 x Wp Wp = 75,8601 lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 0,7660 lbm/s x 75,8601 lbf/lbm P = 58,1096.lbf/s = 0,1057 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp

C.35 Pompa Cooler 03 (P-11) Fungsi

: memompa larutan dari cooler 03 ke kristalizer

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 60 0C Tekanan

: 1 atm

Data : Laju alir, F

= 1250,8374 kg/jam = 0,7660 lb/s

L.C-20 Komposisi bahan di Pompa Cooler 03 kg/jam pati protein air lemak glukosa densitas larutan

0,1065 0,7803 107,0796 0,3788 1142,4922

x kg/m3 kg/m3 0,0001 1500 0,1277 0,0006 1130 0,7049 0,0856 988,0700 84,5850 0,0003 882,7550 0,2673 0,913381867 1535,0000 1402,0412

1250.,374

1,0000

1487,7262

Densitas campuran, ρ = 1487,7262 kg/m3 = 92,8762 lbm/ft.sec Viskositas campuran μc (pada 110oC) Viskositas larutan H2O ,μ = 0,4 cP Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Viskositas slurry pada 110oC didekati melalui persamaan berikut

µc 2,5Qs = µ 1 − CQs

ln

(Perry, 1984)

C = koefisien (1-1,5) dan diambil C = 1 Qs=

(0,1065 / 1500) + (0,7803 / 1130) + (0,3788 / 882,7550) volumesolid = 1250,8374 / 1487,7262 volumecampuran

=0,0014 ln

µc 0,4

=

2,5 x0,0014 = 0,0014 atau μc = 0,4014 cP = 0,0003 lbm/ ft. sec 1 − 1x0,0014

Laju alir volumetrik, Q=

F 1250,8374kg / jam = = 0,0002 m3 / s = 0,0082 ft 3 / s 3 ρ 1487,7262kg / m

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0002 m3/s)0,45x (1487,7262 kg/m3)0,13 = 0,0218 m = 0,8576 in Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1 in

Schedule number

: 80

Diameter dalam (ID)

: 0,9570 in = 0,0798 ft = 0,0266 m

Diameter luar (OD)

: 1,3150 in = 0,1096 ft

Inside sectional area

: 0,0049 ft2

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : v=

Q 0,0082 ft 3 /s = = 1,6832 ft/s A 0,0049 ft 2

Sehingga : Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (92,8762lbm / ft 3 ) × (1,6832 ft / s ) × (0,0798 ft ) = μ 0,0003 lbm/ft.s

= 46.219,2460 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Untuk komersial steel, e = 0,000046

e 0,00046 = = 0,0019 D 0,0243 Sehingga f = 0,0065

(geankoplis ,2003)

Friction loss :   A   v2 1,68322 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0440 ft.lbf/lbm 1 buah elbow 90 C

1,68322 v2 : hf = n Kf. =1 (0,75) = 0,0330 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

: hf = n Kf.

Pipa lurus 30 ft

: Ff = 4f

0

1,68322 v2 = 1 (2) = 0,0881 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

∆l.v 2 (30).1,68322 = 4(0,0069) D.2g c (0,0789).2 × 32,174

= 0,4306 ft.lbf/lbm 1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,68322 = 2 1 −  1   = 2(1 − 0)   A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,0881 ft.lbf/lbm

1 Tee

: hf = = n Kf.

1,68322 v2 =1 (1) = 0,0440 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Total Friction loss : ΣF = 0,7278 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tinggi pemompaan ΔZ = 50 ft maka : 0 +

32,174 (50) + 0 + 0,7278 + Ws = 0 32,174

Ws = - 50,7278 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 50,7278 = - 0.8 x Wp Wp = 63,4098 lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 0,7660 lbm/s x 63,4098 lbf/lbm P = 48,5726 lbf/s = 0,0883 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp

C.36 Gudang Karbon Aktif Fungsi

: Menyimpan karbon aktif sebelum diproses

Bentuk bangunan : Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap Bahan konstruksi : Dinding : batu-bata

Jumlah

Lantai

: aspal

Atap

: asbes

: 1 unit

Kondisi ruangan : Temperatur : 25°C Tekanan Kebutuhan

: 1 atm

: 1 minggu

Perhitungan Desain Bangunan : Kebutuhan karbon

= 221,9025 kg/jam

Kebutuhan karbon total

= (221,9025 kg/jam)(24 jam)(7 hari) = 37279,6200 kg

Densitas karbon

= 1.850 kg/m3

Volume karbon

=

37.279,62 = 20,1511 m3 1.850

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Volume karbon yang diambil adalah 21 m3 Faktor kelonggaran

= 100%

Volume karbon total

= (1 + 100%) (21 m3) = 22,1 m3

Bangunan diperkirakan dibangun dengan panjang 8 m, dengan tinggi gudang 4 m, sehingga : V =pxlxt 22,1 m3 = (6 m). l .(3 m) l = 1,5 m

Jadi ukuran bangunan gedung yang digunakan adalah : Panjang

=6m

Lebar

=3m

Tinggi

= 1,5 m

C.37. Bucket Elevator 02 Fungsi

: Mengangkut karbon dari gudang penyimpanan ke tangki karbon aktif

Jenis

: Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator

Bahan

: Malleable-iron

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : - Temperatur (T)

: 30 0C

- Tekanan (P)

: 1 atm (14,699 psi)

Laju bahan yang diangkut = 221,9025 kg/jam Faktor kelonggaran, fk

= 12 %

(Perry, 1999)

Kapasitas = 1,12 x 221,9025 kg/jam = 248,5308 kg/jam Untuk bucket elevator kapasitas < 14 ton/jam, spesifikasi : - Ukuran bucket

= (6 x 4 x 4¼) in

- Jarak antar bucket

= 12 in = 0,305 m

- Kecepatan bucket

= 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s

(Perry, 1999)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

- Kecepatan putaran

= 43 rpm

- Lebar belt

= 7 in = 0,1778 m =17,78 cm

Perhitungan daya yang dibutuhkan (P): P = 0,07 m 0,63 ΔZ Dimana: P m

(Timmerhaus, 2004)

= daya (kW) = laju alir massa (kg/s)

∆Z = tinggi elevator (m) m = 248,5308 kg/jam = 0,0690 kg/s ∆Z = 7,5 m Maka : P = 0,07 x (0,0690)0,63 x 7,5 = 0,0974 hp

C.38 Separator Siklon (SS-01) Fungsi

: Untuk memisahkan lemak (germ) dari campurannya.

Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur

= 60°C

Tekanan

= 1 atm

Laju alir

= 2527,4825 kg/jam

Densitas (ρ) slurry

= 1213,4369

Laju alir volumetrik

=

2527,4825kg / jam 1.213,4369 kg / m3

= 2,0829 m3/jam = 124,9747.10-3- liter/menit Diameter partikel

= 200 µm

Effisiensi, η

= 80%

Dari grafik 10.22 R.K. Sinnott, diperoleh d50 = 150 Densitas (ρ) lemak (germ)

= 385 kg/m3

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

∆ρ = 1.213,4369 kg/m3 – 385 kg/m3 = 828,4369 kg/m3 = 0,88284 gr/cm3 Dari grafik10.23 R.K. Sinnott, diperoleh Dc = 13 cm Dc/5

= 2,6 cm

Dc/7

= 1,86 cm

Dc/3

= 4,33 cm

Dc/2

= 6,5 cm

Dc/10

= 1,3 cm Dc/5

Dc/7

Dc/3 Dc/2

Dc/10

Gambar LC.1 Separator Siklon

C.39 Tangki Lemak (T-3) Fungsi

: Untuk menyimpan lemak (Germ)

Bentuk

: Silinder vertikal dengan dasar dan tutup datar

Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Temperatur

= 30°C

Tekanan

= 1 atm

Kebutuhan perancangan = 7 hari Faktor kelonggaran

= 20 %

Laju alir

= 96,5753 kg/jam

Densitas (ρ)

= 822,755 kg/m3

Vcamp =

(Lyman, 1982)

96,5753 kg / jam = 0,1174m3/jam 3 822,755 kg / m

Perhitungan: a. Volume bahan, Vl = 0,1174 m3/jam . 7 hari .24 jam = 19,7199 m3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 19,7199 m3 = 23,6638 m3 b. Diameter dan tinggi shell Volume shell tangki (Vs);: Vs = 14 πDi 2 H Direncanakan perbandingan diameter dengan silinder tangki; D:H = 4 : 5 Vs = 165 πDi 3

Volume tutup tangki (Ve) Ve =

π 24

Di 3

(Brownell, 1959)

Volume tangki (V) V = Vs + Ve

V=

17 48

πDi3

23,6638 m3 =

17 48

πDi3

Di = 2,7710 m H = 3,4638 m c. Tebal shell tangki

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

t=

PD 2SE − 1,2P

(Brownell,1959)

di mana: t = tebal shell

P = tekanan desain

D = diameter dalam tangki

S = allowable stress

E = joint efficiency Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa P = F/A = (96,5753 kg/jam )(7 hari) (24 jam)(9,8 m/s2) / [π/4 (3,1527)2 m2] = 21268,4564 N/m2 = 21,268 kPa Poperasi = 101,3250 kPa Pdesign

=

101,3250 kPa + 21,2684 kPa = 132,5934

Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesign

= (1,2) (132,5934 kPa) = 159,1121 kPa

Joint efficiency

= 0,8

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (159,1121 kPa) (2,7710 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(159,1121 kPa) = 0,003164 m = 0,1247 in

t=

Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan

= 0,1247 in + 1/8 in = 0,2497 in

C.8 Cooler 01 Fungsi : Menurunkan temperatur campuran sebelum dialirkan ke filter press Jenis

: 1-2 shell and tube

Jumlah : 1 Fluida Panas (Steam) Laju alir fluida masuk (W)

= 2727,2725 kg/jam = 10143,64041

lb /unit jam

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Temperatur masuk (T1)

9   = 80 oC =  80 x + 32  o F = 176 oF 5  

Temperatur keluar (T2)

9   = 60oC =  60 x + 32  o F = 140 oF 5  

Fluida dingin Laju umpan dingin masuk (w)= 3475,8398 kg/jam = 7662,836

lb /unit jam

Temperatur masuk (t1)

9   = 25oC =  25 x + 32  o F = 77 oF 5  

Temperatur keluar (t2)

9   = 50 C =  50 x + 32  F = 122 oF 5  

Panas yang diserap (Q)

= 171944

o

O

kJ jam

= 162.971,3783

Btu /unit jam

(1) ∆t = beda suhu sebenarnya ∆ t 2 = T 1 – t2

= 176 – 122

∆ t 1 = T 2 – t1

= 140 – 77 = 63 oF

∆t2 - ∆t1

= 54 –63 = -9 oF

LMTD

=

= 54 oF

∆t 2 - ∆t 1 = ∆ t2 2,3 log ∆ t1

−9 2,3 log

54 63

= 25,3845 oF Menentukan nilai ∆ t : R =

T1 - T2 176 - 140 = = 0,800 122 - 77 t 2 - t1

S =

t 2 - t1 T1 - t 1

=

122 − 77 = 0.4545 176 − 77

Dari Fig. 8 (Kern, 1950, hal. 828) diperoleh FT = 0,9500 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

∆ t = LMTD x FT

= 25,3845 oF x 0.9500= 24,1153oF

(2) Temperatur Kalorik Tc =

T1 + T2 = 2

176 + 140 = 158 oF 2

tc =

t1 + t 2 = 2

140 + 77 = 99,5 oF 2

Jenis pendingin shell and tube Asumsi instalasi pipa dari tabel 9 dan tabel 10 hal 841-843 (Kern,1950)

:

Tube : Diameter luar

: 3/4 in

BWG

: 18

Pitch

: 15/16 in. triangular pitch

Panjang tube

: 15 ft

a”

: 0,1963 ft2

- Dari tabel 8 (Kern, 1950, hal 840), UD = 6-60 Btu/jam. ft.oF Diambil UD A =

= 50 Btu/jam. ft.OF

Q 162971,3783 = =135,1601 ft 2 U D x Δt 50 x 24,1153

Jumlah tube, Nt =

A 135,1601 = = 45,9026 L x a" 15 x 0,1963

Yang paling mendekati : Nt = 47 4 tube pass 3/4 in OD 18 BWG pada 15/16 in triangular pitch shell ID = 10 in Sheel side = fluida panas Tube side = air pendingin

HOT FLUID : SHELL SIDE

COLD FLUID : TUBE SIDE

(3’) Flow Area

(3) Flow Area

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Clearence, C’ = 0,1875 ft2

Dari tabel 10 (Kern,1950,hal 843) diperoleh at’ = 0,3340 in2

ID × C '× B 144 Pt 10 × 0,1875 × 5 = 144 × 0,9375

Flow Area, as =

Ntat ' 144 × n 47 × 0,3340 = 144 × 4 = 0,0273 ft2

Flow Area, at =

= 0,0694 ft2

(4’) Mass Velocity

(4) Mass Velocity

Mass Velocity, Gs =

=

W as

Mass Velocity, Gt =

6012,5450 0,0694

=

= 86.580,6473 lb/hr.ft2

W at

27662,8364 0,0273

= 281.169,1795 lb/hr.ft2

(5’) Reynold Number

(5) Reynold Number

Dari fig.28 (inset) (kern 1950,hal 838)

Tube ID = 0,652 in → Dt = 0,652/12

diperoleh De = 0,55 in = 0,0458 ft

ID = 0,0543 ft

Viscositas fluida panas pada Tc = 158 oF

Pada tc =99,5 oF, µ air = 0,6817 cp x

2,42 µ = 0,3612Cp x 2,42 µ

= 1,6498 lb/ft.jam

(Kern, 1950)

= 0,8742 lb/ft.jam

Bil. Reynold, Re

=

=

Des × Gt

µ

0,0458 × 86.580,6473 0,8742

Bil Reynold,Ret =

=

Dt × Gt

µ

0,0543 × 281.169,1795 1,64984

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 4536,0257

= 9259,6282

(6’) jH Faktor

(6) jH Faktor

Dari fig 28; Kern diperoleh

Dari fig 24; Kern diperoleh

jH faktor = 35

jH faktor = 30

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

Kap. Panas, Cp pada Tc = 1,0024 Btu/lb.0F Kap. Panas, Cp pada Tc = 0,9986 Btu/lb.0F Konduktivitas, k = 0,3530 Btu/hr.ft2. 0F/ft

Konduktivitas, k = 0,3372

Btu/hr.ft2.0F/ft

 Cp × µ  1/3    k 

=

 1,0024 × 0,8742  1/3   0,3530  

 Cp.µ  1/3 =  0,9986 × 1,6498  1/3     0,3372  k   

= 1,3540

= 1,6970

(8’) Suku  ho   φs   

(8) Suku  ho 

ho = jH k  cµ  1/3   De  k  φs

ho = jH k  cµ  1/3   di  k  φt

= 35x

0,3530 x 1,3540 0,0458

= 365,2607 btu/hr.ft2 0F

(9’) TUBE WALL TEMPERATUR

 φt 

=30 x

0,3372 x 1,06970 0,0543

= 315,9002 btu/hr.ft2 0F

(9) Suku  hio   φt   

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

ho φs wall temp, tw = tc + (Tc − tc ) hio ho + φs φs

hio = φt

 ho  x di    φt  do

99,5+

106,8783 × (178,7 − 99,5) 106,8783 + 274,6225

= 315,9002 x

0,652 = 274,6225 0,75

= 115,8889 0F (10’) Koreksi viskositas

(10) Koreksi viskositas

µw pada tw = 0,4279 cP x 2,42

µw pada tw= 0,5231cP x 2,42 =1,2658

lb/ft.hr koreksi, фt =  µ  0,14  µw   

= 1,0355 lb/ft.h 0,14 Koreksi,фs =  µ   µw   

0,14 =  1,6498  = 1,0378 1 , 2658  

0,14 =  0,8742  = 0,9766  1,0355 

(11’) Koefisien Koreksi

(11) Koefisien Koreksi

koef. Koreksi, ho =  ho  φs  φs   

koef. Koreksi, hio =  hio  φt  φt   

= 365,2607 x 0,9766

= 274,6225x 1,03078

= 356,7035 Btu/hr.ft2.0F

= 285,0018 Btu/hr.ft2.0F

(12) Clean Overall Coeffisient, Uc Clean Overall Coeffisient, Uc = =

ho × hio ho + hio

356,2607 x 285,0018 =158,3360 35,2607 + 285,0018

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(13). Desing Overall Coeffisient, UD A = L x Nt x a” = 15 x 47 x 0,1963 = 138,3915 ft2 UD =

Q 57.503,6830 = = 48,8325 Btu/jam ft 2o F A x Δt 42,4008x29,8752

(14). Dirt Factor, Rd Rd =

U C − U D 158,3360 − 48,8325 = = 1,00001 hr.ft2.oF/Btu U C x U D 158,32360 x 48,8325

Rd ketentuan = 0,003 hr.ft2.oF/Btu

(Kern, 1950, hal.840)

Rd perhitungan > Rd ketentuan, maka disain dapat diterima

PRESSURE DROP

(1’) Friction Coefficient

(1) Friction Coefficient

dari fig. 29 kern diperoleh :

dari fig. 26 kern diperoleh :

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

friction coeff, f = 0,0200 ft2/in2

friction coeff, f = 0,0003 ft2/in2

(2’) Jumlah Cross

(2) ΔP Dalam Pipa

jumlah cross, N + 1 = 12 L B

Spesific Gravity, s = 1

=

12 × 15 = 36 5

Pressure Drop, ΔP =

fGt2 Ln 5,22 × 1010 d i sφt

281.169,17952 × 15 × 4 = 0,0003 × 10 5,22 × 10 × 0,0543 × 1 × 1,0378

(3’) Pressure Drop Spesific Gravity, s = 1,1983 Pressure Drop, ΔP = f

= 0,4835 Psi

Gs2Ds(N+1)

5,22x 1010 DeS φs

.580,64732 × (0,8333) × 36 = 0,0200 × 86 5,22 × 1010 × 0,0458 × 1,1983 × 0,9598

(3) ΔP Reduksi (antar Passes) dari fig. 27 Kern diperoleh : 2 Faktor V ' = 0.0050 2g

= 1,5688 Psi ΔP hitung = 1,5688 < 10 Psi (dibolehkan)

4n V 2 s 2g ' 4× 4 = x 0,005 1 = 0,0800 psi

Pressure Drop, ΔP =

ΔPT total = 0,4835 + 0,0800 = 0,5635 Psi ΔP hitung = 0,5635 < 10 Psi (ΔPdiizinkan) C.9 Cooler 02 Fungsi : Menurunkan temperatur campuran sebelum dialirkan ke Tangki Karbon Aktif Jenis

: 1-2 shell and tube

Jumlah : 1

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Fluida Panas (Steam) Laju alir fluida masuk (W)

= 1642,0813 kg/jam = 13620,1324

lb /unit jam

Temperatur masuk (T1)

9   = 103 oC = 103 x + 32  o F = 217 oF 5  

Temperatur keluar (T2)

9   = 60oC =  60 x + 32  o F = 140 oF 5  

Fluida dingin Laju umpan dingin masuk (w)= 1226,4337 kg/jam = 2703,7977 lb/jam /unit Temperatur masuk (t1)

9   = 25oC =  25 x + 32  o F = 77 oF 5  

Temperatur keluar (t2)

9   = 50 C =  50 x + 32  F = 122 oF 5  

Panas yang diserap (Q)

= 60669,8358

kJ jam

= 57.503,6830

Btu /unit jam

o

O

(1) ∆t = beda suhu sebenarnya ∆ t 2 = T 1 – t2

= 217 – 122

∆ t 1 = T 2 – t1

= 140 – 77 = 63 oF

∆t2 - ∆t1

= 95,4 – 63 = 32,4 oF

LMTD

=

= 95,4 oF

∆t 2 - ∆t 1 = ∆ t2 2,3 log ∆ t1

32,4 95,4 2,3 log 63

= 33,9491 oF Menentukan nilai ∆ t :

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

R =

T1 - T2 217 - 140 = = 1,72 122 - 77 t 2 - t1

S =

t 2 - t1 T1 - t 1

=

122 − 77 = 0.3205 217 − 77

Dari Fig. 8 (Kern, 1950, hal. 828) diperoleh FT = 0,8800 ∆ t = LMTD x FT

= 33,9491 oF x 0.8800 = 29,8752 oF

(2) Temperatur Kalorik Tc =

T1 + T2 = 2

217 + 122 = 178,7 oF 2

tc =

t1 + t 2 = 2

140 + 77 = 99,5 oF 2

Jenis pendingin shell and tube Asumsi instalasi pipa dari tabel 9 dan tabel 10 hal 841-843 (Kern,1950)

:

Tube : Diameter luar

: 3/4 in

BWG

: 18

Pitch

: 15/16 in. triangular pitch

Panjang tube

: 12 ft

a”

: 0,1963 ft2

- Dari tabel 8 (Kern, 1950, hal 840), UD = 6-60 Btu/jam. ft.oF Diambil UD A =

= 50 Btu/jam. ft.OF

Q 2703,7957 = = 38,4960 ft 2 U D x Δt 50 x 29,8752

Jumlah tube, Nt =

A 38,4960 = = 16,3423 L x a" 12 x 0,1963

Yang paling mendekati : Nt = 18 8 tube pass 3/4 in OD 18 BWG pada 15/16 in triangular pitch shell ID = 8 in

(Kern, 1950)

Sheel side = fluida panas Tube side = air pendingin Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

HOT FLUID : SHELL SIDE

COLD FLUID : TUBE SIDE

(3’) Flow Area

(3) Flow Area

Clearence, C’ = 0,1875 ft2

Dari tabel 10 (Kern,1950,hal 843) diperoleh at’ = 0,3340 in2

ID × C '× B 144 Pt 8 × 0,1875 × 5 = 144 × 0,9375

Flow Area, as =

Ntat ' 144 × n 18 × 0,3340 = 144 × 8 = 0,0052 ft2

Flow Area, at =

= 0,0556 ft2

(4’) Mass Velocity Mass Velocity, Gs =

=

(4) Mass Velocity W as

3620,1324 0,0556

= 65.162,3838 lb/hr.ft2

Mass Velocity, Gt =

=

w at

3620,1324 0,0052

= 518.092,5959 lb/hr.ft2

(5’) Reynold Number

(5) Reynold Number

Dari fig.28 (inset) (kern 1950,hal 838)

Tube ID = 0,652 in → Dt = 0,652/12

diperoleh De = 0,55 in = 0,0458 ft

ID = 0,0543 ft

Viscositas fluida panas pada Tc = 178,7 oF Pada tc =99,5 oF, µ air = 0,6817 cp x 2,42 µ = 0,3151 Cp x 2,42 µ

= 1,6498 lb/ft.jam

(Kern, 1950)

= 0,7625 lb/ft.jam

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Bil. Reynold, Re

=

Des × Gt

µ

0,0458 × 65.162,3838 0,7625

=

=3914,0160

Bil Reynold,Ret =

=

Dt × Gt

µ

0,0543 × 2518.092,5959 1,64984

= 17.021,1291

(6’) jH Faktor

(6) jH Faktor

Dari fig 28; Kern diperoleh

Dari fig 24; Kern diperoleh

jH faktor = 34

jH faktor = 50

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

Kap. Panas, Cp pada Tc = 1,0029 Btu/lb.0F Kap. Panas, Cp pada Tc = 0,9986 Btu/lb.0F Konduktivitas, k = 0,3535 Btu/hr.ft2. 0F/ft

Konduktivitas, k = 0,3372

Btu/hr.ft2.0F/ft

 Cp × µ  1/3    k 

=

 1,0029 × 0,7625  1/3   0,3535  

 Cp.µ  1/3 =  0,9986 × 1,6498  1/3     0,3372  k   

= 1,2933

= 1,6970

(8’) Suku  ho   φs   

(8) Suku  ho 

ho = jH k  cµ  1/3   De  k  φs

ho = jH k  cµ  1/3   di  k  φt

= 34 x

0,3530 x 1,2933 0,0458

= 338,9150 btu/hr.ft2 0F

 φt 

=50 x

0,3372 x 1,6970 0,0543

= 526,9138 btu/hr.ft2 0F

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(9’) TUBE WALL TEMPERATUR

(9) Suku  hio   φt   

ho φs wall temp, tw = tc + (Tc − tc ) hio ho + φs φs

hio = φt

 ho  x di    φt  do

99,5+

108,7490 × (178,7 − 99,5) 108,7490 + 292,9307

= 526,9138 x

0,652 = 458,0637 0,75

= 120,9423 0F (10’) Koreksi viskositas

(10) Koreksi viskositas

µw pada tw = 0,4435 cP x 2,42

µw pada tw= 0,5494cP x 2,42 =1,3295

lb/ft.hr koreksi, фt =  µ  0,14  µw   

= 1,0734 lb/ft.h 0,14 Koreksi,фs =  µ   µw   

0,14 =  1,6498  = 1,0309  1,3295 

0,14 =  0,7625  = 0,9532 1 , 0734  

(11’) Koefisien Koreksi

(11) Koefisien Koreksi

koef. Koreksi, ho =  ho  φs  φs   

koef. Koreksi, hio =  hio  φt  φt   

= 338,9150 x 0,9532

= 526,9138 x 1,0309

= 323,0708 Btu/hr.ft2.0F

= 543,1954 Btu/hr.ft2.0F

(12) Clean Overall Coeffisient, Uc Clean Overall Coeffisient, Uc =

ho × hio ho + hio

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

=

323,0708 x 543,1954 = 202,5827 323,0708 + 543,1954

(13). Desing Overall Coeffisient, UD A = L x Nt x a” = 12 x 18 x 0,1963 = 42,4008 ft2 UD =

Q 57.503,6830 = = 45,3953 Btu/jam ft 2o F A x Δt 42,4008x29,8752

(14). Dirt Factor, Rd Rd =

U C − U D 202,5827 − 45,3953 = = 0,01709 hr.ft2.oF/Btu UC x UD 202,5827 x 45,3953

Rd ketentuan = 0,003 hr.ft2.oF/Btu

(Kern, 1950, hal.840)

Rd perhitungan > Rd ketentuan, maka disain dapat diterima

PRESSURE DROP

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(1’) Friction Coefficient

(1) Friction Coefficient

dari fig. 29 kern diperoleh :

dari fig. 26 kern diperoleh :

friction coeff, f = 0,0025 ft2/in2

friction coeff, f = 0,0003 ft2/in2

(2’) Jumlah Cross

(2) ΔP Dalam Pipa

jumlah cross, N + 1 = 12 L B

Spesific Gravity, s = 1

=

12 × 12 = 29 5

Pressure Drop, ΔP =

fGt2 Ln 5,22 × 1010 d i sφt

0,0003 × 518.092,59592 × 12 × 8 5,22 × 1010 × 0,0543 × 1 × 1,0378

(3’) Pressure Drop

=

Spesific Gravity, s = 1,2426

= 2,8202 Psi

Pressure Drop, ΔP = f Gs2Ds(N+1) 5,22x 1010 DeS φs .162,38382 × (0,6667) × 29 = 0,0025 × 65 5,22 × 1010 × 0,0458 × 1,2426 × 0,9598

(3) ΔP Reduksi (antar Passes) dari fig. 27 Kern diperoleh : 2 Faktor V ' = 0.0035 2g

= 0,0720 Psi ΔP hitung = 0,0720 < 10 Psi (dibolehkan)

4n V 2 s 2g ' 4×8 = x 0,0035 1

Pressure Drop, ΔP =

= 0,1120 psi ΔPT total = 2,8202 + 0,1120 = 2,9322 Psi ΔP hitung = 2,9322 < 10 Psi (ΔP diterima) C.10 Cooler 03 Fungsi : Menurunkan temperatur campuran sebelum dialirkan ke Cristalizer Jenis

: 1-2 shell and tube

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jumlah : 1 Fluida Panas (Steam) Laju alir fluida masuk (W)

Temperatur masuk (T1) Temperatur keluar (T2)

= 1250,8373 kg/jam lb = 2.757,5959 /unit jam 9   = 110 oC = 110 x + 32  o F = 230 oF 5  

9   = 60oC =  60 x + 32  o F = 140 oF 5  

Fluida dingin Laju umpan dingin masuk (w)= 408,1815 kg/jam = 899,8769 lb/jam /unit Temperatur masuk (t1)

9   = 25oC =  25 x + 32  o F = 77 oF 5  

Temperatur keluar (t2)

9   = 50 C =  50 x + 32  F = 122 oF 5  

o

O

Panas yang diserap (Q)

kJ jam Btu = 19.138,3685 /unit jam = 20192,1271

(1) ∆t = beda suhu sebenarnya ∆ t 2 = T 1 – t2

= 230 – 122

∆ t 1 = T 2 – t1

= 140 – 77 = 63 oF

∆t2 - ∆t1

= 108 – 63 = 45 oF

LMTD

=

= 108 oF

∆t 2 - ∆t 1 = ∆ t2 2,3 log ∆ t1

45 2,3 log

108 63

= 36,2993 oF

Menentukan nilai ∆ t : R =

T1 - T2 230 - 140 = =2 122 - 77 t 2 - t1

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

S =

t 2 - t1 T1 - t 1

=

122 − 77 = 0.941 230 − 77

Dari Fig. 8 (Kern, 1950, hal. 828) diperoleh FT = 0,8500 ∆ t = LMTD x FT

= 36,2993 oF x 0.8500 = 30,8544 oF

(2) Temperatur Kalorik Tc =

T1 + T2 = 2

230 + 122 = 185 oF 2

tc =

t1 + t 2 = 2

140 + 77 = 99,5 oF 2

Jenis pendingin shell and tube Asumsi instalasi pipa dari tabel 9 dan tabel 10 hal 841-843 (Kern,1950)

:

Tube : Diameter luar

: 3/4 in

BWG

: 10

Pitch

: 15/16 in. triangular pitch

Panjang tube

: 12 ft

a”

: 0,1963 ft2

- Dari tabel 8 (Kern, 1950, hal 840), UD = 6-60 Btu/jam. ft.oF Diambil UD A =

= 60 Btu/jam. ft.OF

Q 19.138,3685 = =10,3380 ft 2 U D x Δt 60 x 308544

Jumlah tube, Nt =

A 10,3380 = = 4,3887 L x a" 12 x 0,1963

Yang paling mendekati : Nt = 18 8 tube pass 3/4 in OD 10 BWG pada 15/16 in triangular pitch shell ID = 8 in

HOT FLUID : SHELL SIDE (3’) Flow Area

(Kern, 1950)

COLD FLUID : TUBE SIDE (3) Flow Area

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Clearence, C’ = 0,1875 ft2

Dari tabel 10 (Kern,1950,hal 843) diperoleh at’ = 0,3340 in2

ID × C '× B 144 Pt 8 × 0,1875 × 5 = 144 × 0,9375

Flow Area, as =

Ntat ' 144 × n 18 × 0,3340 = 144 × 8 = 0,0052 ft2

Flow Area, at =

= 0,0556 ft2

(4’) Mass Velocity

(4) Mass Velocity

Mass Velocity, Gs =

=

W as

Mass Velocity, Gt =

2757,5959 0,0556

=

= 49.636,7264 lb/hr.ft2

w at

19.138,3685 0,0052

= 172.431,5085 lb/hr.ft2

(5’) Reynold Number

(5) Reynold Number

Dari fig.28 (inset) (kern 1950,hal 838)

Tube ID = 0,652 in → Dt = 0,652/12

diperoleh De = 0,55 in = 0,0458 ft

ID = 0,0543 ft

Viscositas fluida panas pada Tc = 168,8oF

Pada tc =99,5 oF, µ air = 0,6817 cp x

2,42 µ = 0,2649 cp x 2,42 µ

= 1,6498 lb/ft.jam

(Kern, 1950)

= 0,6411 lb/ft.jam

Bil. Reynold, Re

=

=

Des × Gt

µ

0,5500 × 65.162,3838 0,6411

Bil Reynold,Ret =

=

Dt × Gt

µ

0,0543 × 172.431,5085 1,64984

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 55902,8406

= 5.678,615

(6’) jH Faktor

(6) jH Faktor

Dari fig 28; Kern diperoleh

Dari fig 24; Kern diperoleh

jH faktor = 102

jH faktor = 3,5

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

Kap. Panas, Cp pada Tc = 1,0022 Btu/lb.0F Kap. Panas, Cp pada Tc = 0,9986 Btu/lb.0F Konduktivitas, k = 0,3510 Btu/hr.ft2. 0F/ft

Konduktivitas, k = 0,3372

Btu/hr.ft2.0F/ft

 Cp × µ  1/3    k 

=

 1,0022 × 0,6411  1/3   0,3510  

 Cp.µ  1/3 =  0,9986 × 1,6498  1/3     0,3372  k   

= 1,2233

= 1,6970

(8’) Suku  ho   φs   

(8) Suku  ho 

ho = jH k  cµ  1/3   De  k  φs

ho = jH k  cµ  1/3   di  k  φt

= 102 x

0,3510 x 1,2233 0,0458

= 956,2573 btu/hr.ft2 0F

 φt 

=3,5 x

0,3372 x 1,6970 0,0543

36,8839 btu/hr.ft2 0F

(9’) TUBE WALL TEMPERATUR

(9) Suku  hio   φt   

ho φs wall temp, tw = tc + (Tc − tc ) hio ho + φs φs

hio = φt

 ho  x di    φt  do

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

99,5+

108,7490 × (178,7 − 99,5) 108,7490 + 292,9307

= 36,8839 x

0,652 = 32,0644 0,75

= 120,9423 0F (10’) Koreksi viskositas

(10) Koreksi viskositas

µw pada tw = 96,8678 cP x 2,42

µw pada tw= 0,5494cP x 2,42 =1,3295

lb/ft.hr koreksi, фt =  µ  0,14  µw   

= 229,5801 lb/ft.h 0,14 Koreksi,фs =  µ   µw   

0,14 =  1,6498  = 1,0309  1,3295 

0,14 =  169,4182  = 0,9583 229 , 5801  

(11’) Koefisien Koreksi

(11) Koefisien Koreksi

koef. Koreksi, ho =  ho  φs  φs   

koef. Koreksi, hio =  hio  φt  φt   

= 106,8783 x 0,9583

= 32,0644 x 1,0309

= 95,7364 Btu/hr.ft2.0F

= 33,0552 Btu/hr.ft2.0F

(12) Clean Overall Coeffisient, Uc Clean Overall Coeffisient, Uc = =

ho × hio ho + hio

95,7364 x 33,0552 = 24,5714 95,7364 + 33,0552

(13). Desing Overall Coeffisient, UD A = L x Nt x a” = 12 x 18 x 0,1963 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 42,4008 ft2 UD =

Q 19.138,3685 = = 14,6290 Btu/jam ft 2o F A x Δt 42,4008x30,8544

(14). Dirt Factor, Rd Rd =

U C − U D 24,5714 − 14,6290 = = 0,0277 hr.ft2.oF/Btu U C x U D 24,5714 x14,6290

Rd ketentuan = 0,003 hr.ft2.oF/Btu

(Kern, 1950, hal.840)

Rd perhitungan > Rd ketentuan, maka disain dapat diterima

PRESSURE DROP

(1’) Friction Coefficient

(1) Friction Coefficient

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

dari fig. 29 kern diperoleh :

dari fig. 26 kern diperoleh :

friction coeff, f = 0,0015 ft2/in2

friction coeff, f = 0,0003 ft2/in2

(2’) Jumlah Cross

(2) ΔP Dalam Pipa

jumlah cross, N + 1 = 12 L B

Spesific Gravity, s = 1

=

12 × 12 = 29 5

Pressure Drop, ΔP =

fGt2 Ln 5,22 × 1010 d i sφt

(3’) Pressure Drop

.431,50852 × 12 × 8 = 0,0003 × 172 5,22 × 1010 × 0,0543 × 1 × 1,0378

Spesific Gravity, s = 1,2426

= 0,3034Psi

Pressure Drop, ΔP = f Gs2Ds(N+1) 5,22x 1010 DeS φs

.636,72642 × (0,6667) × 29 = 0,0015 × 49 5,22 × 1010 × 0,0458 × 1,2426 × 0,9583

(3) ΔP Reduksi (antar Passes) dari fig. 27 Kern diperoleh : 2 Faktor V ' = 0.0035 2g

= 0,0251Psi ΔP hitung = 0,0251 < 10 Psi (dibolehkan)

4n V 2 s 2g ' 4×8 = x 0,0035 1

Pressure Drop, ΔP =

= 0,1120 psi ΔPT total = 0,3034 + 0,1120 = 0,4154 Psi ΔP hitung = 0,4154 < 10 Psi (ΔP diterima) C.11. Kondensor Fungsi : Mengubah uap HCl dan uap air menjadi cairan Jenis

: 1-2 shell and tube

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jumlah : 1

Fluida Panas (Steam) Laju alir fluida masuk (W)

Temperatur masuk (T1)

= 763.082 kg/jam lb = 1.682,2602 /unit jam = 103 oC = 217,4 oF

Temperatur keluar (T2)

= 30oC = 86 oF

Fluida dingin Laju umpan dingin masuk (w)= 27652,2128 kg/jam lb = 60.962,0683 jam o o Temperatur masuk (t1) = 25 C = 77 F = 50oC = 122 oF

Temperatur keluar (t2)

kJ jam Btu = 1,296.526,7288 jam (1) ∆t = beda suhu sebenarnya Panas yang diserap (Q)

= 1367913,491

∆ t 2 = T 1 – t2

= 217,4– 122 = 95,4oF

∆ t 1 = T 2 – t1

= 86 – 77 = 9 oF

∆t2 - ∆t1

= 95,4–9 = 84,6 0F

LMTD

=

∆t 2 - ∆t1 = ∆ t2 2,3 log ∆ t1

84,6 95,4 2,3 log 9

= 15,9117 oF

Menentukan nilai ∆ t : R =

T1 - T2 217,4 - 86 = = 2,92 122 - 77 t 2 - t1

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

S =

t 2 - t1 T1 - t 1

=

122 − 77 = 0,3205 217,4 − 77

Dari Fig. 8 (Kern, 1950, hal. 828) diperoleh FT = 0,87 ∆ t = LMTD x FT

= 15,9117 oF x 0,87 = 13,8432 oF

(2) Temperatur Kalorik Tc =

T1 + T2 = 2

217,4 + 86 = 151,7oF 2

tc =

t1 + t 2 = 2

122 + 77 = 99,5 oF 2

Jenis pendingin shell and tube Asumsi instalasi pipa dari tabel 9 dan tabel 10 hal 841-843 (Kern,1950)

:

Tube : Diameter luar

: 3/4 in

BWG

: 18

Pitch

: 15/16 in. triangular pitch

Panjang tube

: 25 ft

a”

: 0,1963 ft2

- Dari tabel 8 (Kern, 1950, hal 840), UD = 6-60 Btu/jam. ft.oF Diambil UD

= 50 Btu/jam. ft.OF

HOT FLUID : SHELL SIDE (3’) Flow Area

COLD FLUID : TUBE SIDE (3) Flow Area

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Clearence, C’ = 0,1875 ft2

Dari tabel 10 (Kern,1950,hal 843) diperoleh at’ = 0,3340 in2

ID × C '× B 144 Pt 31 × 0,1875 × 5 = 144 × 0,9375

Flow Area, as =

Ntat ' 144 × n 1822 × 0,3340 = 144 × 2 = 0,9533 ft2

Flow Area, at =

= 0,2153 ft2

(4’) Mass Velocity

(4) Mass Velocity

Mass Velocity, Gs =

=

W as

Mass Velocity, Gt =

1682,2602 0,2153

= 7.814,3697 lb/hr.ft2

=

w at

60.962,0683 0,9533

= 63,949,0205 lb/hr.ft2

(5’) Reynold Number

(5) Reynold Number

Dari fig.28 (inset) (kern 1950,hal 838)

Tube ID = 0,652 in → Dt = 0,652/12

diperoleh De = 0,55 in = 0,0458 ft

ID = 0,0543 ft

Viscositas fluida panas pada Tc = 168,8oF

Pada tc =99,5 oF, µ air = 0,6817 cp x

2,42 µ = 0,0160 cp x 2,42

= 1,6498 lb/ft.jam

(Kern,

1950) µ

= 0,0387 lb/ft.jam

Bil. Reynold, Re

=

Des × Gt

µ

Bil Reynold,Ret =

Dt × Gt

µ

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

0,0458 × 7.814,3697 0,0387

=

=

0,0543 × 63.949,0205 1,64984

= 9.249,9642

= 2.106,0066

(6’) jH Faktor

(6) jH Faktor

Dari fig 28; Kern diperoleh

Dari fig 24; Kern diperoleh

jH faktor = 50

jH faktor = 10,3

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

Kap. Panas, Cp pada Tc = 0,2 Btu/lb.0F

Kap. Panas, Cp pada Tc = 0,9986

Btu/lb.0F Konduktivitas, k = 0,3780 Btu/hr.ft2. 0F/ft

Konduktivitas, k = 0,3372

Btu/hr.ft2.0F/ft

 Cp × µ  1/3    k 

=

 0,2000 × 0,0387  1/3   0,3780  

= 0,4104

 Cp.µ  1/3 =  0,9986 × 1,6498  1/3     0,3372  k   

= 1,6970

(8’) Suku  ho   φs   

(8) Suku  ho 

ho = jH k  cµ  1/3   De  k  φs

ho = jH k  cµ  1/3   di  k  φt

= 50 x

0,3780 x 0,4104 0,0458

= 169,2503 btu/hr.ft2 0F

(9’) TUBE WALL TEMPERATUR

 φt 

=10,3 x

0,3372 x 1,6970 0,0543

= 108,4591 btu/hr.ft2 0F

(9) Suku  hio   φt   

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

ho φs wall temp, tw = tc + (Tc − tc ) hio ho + φs φs

hio = φt

 ho  x di    φt  do

99,5+

108,7490 × (178,7 − 99,5) 108,7490 + 292,9307

= 108,4591 x

0,652 = 94,2871 0,75

= 120,9423 0F (10’) Koreksi viskositas

(10) Koreksi viskositas

µw pada tw = 0,1060 cP x 2,42

µw pada tw= 0,0815cP x 2,42 =0,1975

lb/ft.hr koreksi, фt =  µ  0,14  µw   

= 0,2565 lb/ft.h 0,14 Koreksi,фs =  µ   µw   

0,14 =  0,0387  = 1,3463 1 , 6498  

0,14 =  0,0387  = 0,7674  0,2565 

(11’) Koefisien Koreksi

(11) Koefisien Koreksi

koef. Koreksi, ho =  ho  φs  φs   

koef. Koreksi, hio =  hio  φt  φt   

= 169,2503 x 0,7674

= 94,2871 x 1,3463

= 129,8863Btu/hr.ft2.0F

= 126,9397 Btu/hr.ft2.0F

(12) Clean Overall Coeffisient, Uc Clean Overall Coeffisient, Uc = =

ho × hio ho + hio

129,8863 x 126,9397 = 64,1981 129,8863 + 126,9397

(13). Desing Overall Coeffisient, UD Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

A = L x Nt x a” = 12 x 822 x 0,1963 = 1.936,3032 ft2 UD =

Q 1.296.526,7288 = = 48,3639 Btu/jam ft 2o F A x Δt 1.936,3032 x 13,8432

(14). Dirt Factor, Rd Rd =

U C − U D 64,1981 − 48,3696 = = 0,0051 hr.ft2.oF/Btu U C x U D 64,1981 x 48,3696

Rd ketentuan = 0,003 hr.ft2.oF/Btu

(Kern, 1950, hal.840)

Rd perhitungan > Rd ketentuan, maka design dapat diterima

PRESSURE DROP Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(1’) Friction Coefficient

(1) Friction Coefficient

dari fig. 29 kern diperoleh :

dari fig. 26 kern diperoleh :

friction coeff, f = 0,0024 ft2/in2

friction coeff, f = 0,0003 ft2/in2

(2’) Jumlah Cross

(2) ΔP Dalam Pipa

jumlah cross, N + 1 = 12 L B

Spesific Gravity, s = 1

=

12 × 12 = 29 5

Pressure Drop, ΔP =

fGt2 Ln 5,22 × 1010 d i sφt

0,0003 × 63.949,02052 × 12 × 2 5,22 × 1010 × 0,0543 × 1 × 1 × 1,3463

(3’) Pressure Drop

=

Spesific Gravity, s = 1,4240

= 0,0064 Psi

Pressure Drop, ΔP = f Gs2Ds(N+1) 5,22x 1010 DeS φs 2 = 0,0024 ×107.814,3697 × (1,7708) × 29 5,22 × 10 × 0,0608 × 1,4240 × 0,7674

(3) ΔP Reduksi (antar Passes) dari fig. 27 Kern diperoleh : 2 Faktor V ' = 0 2g

= 0,0042 Psi ΔP hitung = 0,0042 < 10 Psi (dibolehkan)

4n V 2 s 2g ' 4× 2 = x0 1

Pressure Drop, ΔP =

=0 ΔPT total = 0,3034 + 0 = 0,3034 Psi ΔP hitung = 0,3034 < 10 Psi (ΔP diterima) C.12 Heater 01 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Fungsi: Tempat menaikkan temperatur campuran sebelum dialirkan ke evaporator 01 Jenis

: 1-2 shell and tube

Jumlah : 1 Fluida Panas (Steam) Laju alir fluida masuk (W)

Temperatur masuk (T1) Temperatur keluar (T2)

= 116,7504 kg/jam lb = 257,3879 /unit jam 9   = 150oC = 150 x + 32  o F = 302 oF 5  

9   = 100oC = 100 x + 32  o F = 212 oF 5  

Fluida dingin Laju umpan dingin masuk (w)= 2272,7271 kg/jam = 5010,4542

lb /unit jam

Temperatur masuk (t1)

9   = 60 oC =  60 x + 32  o F = 140 oF 5  

Temperatur keluar (t2)

9   = 95 OC =  95 x + 32  F = 203 oF 5  

o

Panas yang diserap (Q)

kJ jam Btu = 260.848,5903 /unit jam = 275210,9137

1. ∆t = beda suhu sebenarnya ∆ t2

= T1 – t2

= 302 – 203 = 99oF

∆ t1

= T2 – t1

= 212 – 140 = 72 oF

∆t2 - ∆t1

= 99 –72 = 27 oF

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

LMTD

=

∆t 2 - ∆t1 = ∆ t2 2,3 log ∆ t1

27 2,3 log

99 72

= 36,8629 oF Menentukan nilai ∆ t : R

=

T1 - T2 302 - 212 = = 14286 203 - 140 t 2 - t1

S

=

t 2 - t1 203 − 140 = 0.3889 = T1 - t1 302 − 140

Dari Fig. 8 (Kern, 1950, hal. 828) diperoleh FT ∆t

= 0,8700

= 36,8629 oF x 0.8700 = 32,0707 oF

= LMTD x FT

2. Temperatur Kalorik 302 + 212 T + T2 = 1 = = 257 oF Tc 2 2 tc

=

t1 + t 2 = 2

203 + 140 = 171,5 oF 2

Jenis pendingin shell and tube Asumsi instalasi pipa dari tabel 9 dan tabel 10 hal 841-843 (Kern,1950)

:

Tube : Diameter luar

: 3/4 in

BWG

: 10

Pitch

: 15/16 in. triangular pitch

Panjang tube

: 15 ft

a”

: 0,1963 ft2

- Dari tabel 8 (Kern, 1950, hal 840), UD = 6-60 Btu/jam. ft.oF Diambil UD A =

= 50 Btu/jam. ft.OF

Q 260.848,5903 = = 162,6708 ft 2 U D x Δt 50 x 32,0707

Jumlah tube, Nt =

A 162,6708 = = 55,2457 L x a" 15 x 0,1963

Yang paling mendekati : Nt = 56 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

2 tube pass 3/4 in OD 10 BWG pada 15/16 in triangular pitch shell ID = 10 in

(Kern, 1950)

Sheel side = fluida panas Tube side = air pendingin

COLD FLUID : SHELL SIDE

HOT FLUID : TUBE SIDE

(3’) Flow Area

(3) Flow Area

Clearence, C’ = 0,1875 ft2

Dari tabel 10 (Kern,1950,hal 843) diperoleh at’ = 0,1820 in2

ID × C '× B 144 Pt 10 × 0,1875 × 5 = 144 × 0,9375

Ntat ' 144 × n 56 × 0,1820 = 144 × 2 = 0,0354 ft2

Flow Area, as =

Flow Area, at =

= 0,0694 ft2

(4’) Mass Velocity Mass Velocity, Gs =

=

(4) Mass Velocity W as

808,5379 0,0694

= 11.642,9452 lb/hr.ft2

Mass Velocity, Gt =

=

W at

257,3879 0,0354

= 7.273,1284 lb/hr.ft2

(5’) Reynold Number

(5) Reynold Number

Dari fig.28 (inset) (kern 1950,hal 838)

Tube ID = 0,4820 in → Dt =

0,4820/12 diperoleh De = 0,55 in = 0,0458 ft Viscositas fluida panas pada tc = 171,5 oF

ID = 0,0402 ft Pada Tc = 257 oF, µ air = 0,2457 cp x

2,42 µ = 0,3329 Cp x 2,42

= 0,5946 lb/ft.jam

(Kern, 1950)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

µ

= 0,8056 lb/ft.jam

Bil. Reynold, Re

=

Des × Gt

µ

0,0458 × 11.649,9462 0,8056

=

Bil Reynold,Ret =

=

Dt × Gt

µ

0,0402 × 7.273,1284 0,5946

= 662,3232

= 491,3224

(6’) jH Faktor

(6) jH Faktor

Dari fig 28; Kern diperoleh

Dari fig 24; Kern diperoleh

jH faktor = 15

jH faktor = 5,2

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

Kap. Panas, Cp pada tc = 0,9989 Btu/lb.0F

Kap. Panas, Cp pada Tc = 1,2 Btu/lb.0F

Konduktivitas, k = 0,3669 Btu/hr.ft2. 0F/ft

Konduktivitas, k = 0,3668

Btu/hr.ft2.0F/ft

 Cp × µ  1/3    k 

=

 0,9989 × 0,8056  1/3   0,3669  

= 1,2993

 cµ  1/3 =  1,2 × 0,5946  1/3      k   0,3668 

= 2,5941

(8’) Suku  ho   φs   

(8) Suku  ho 

ho = jH k  cµ  1/3   De  k  φs

ho = jH k  cµ  1/3   di  k  φt

= 15 x

0,3669 x 1,2993 0,0458

= 156,1288 btu/hr.ft2 0F

 φt 

=5,9 x

0,3668 x 2,5941 0,0402

= 139,7472 btu/hr.ft2 0F

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(9’) TUBE WALL TEMPERATUR

(9) Suku  hio   φt   

ho φs wall temp, tw = tc + (Tc − tc ) hio ho + φs φs

hio = φt

171,5+ 124,9030 × (257 − 171,5) 49,7061 + 124,9030

 ho  x di    φt  do

= 139,7472 x

0,04024 = 89,8109 0,75

= 233 0F (10’) Koreksi viskositas

(10) Koreksi viskositas

µw pada tw = 0,1967 cP x 2,42

µw pada tw= 0,283 cP x 2,42 =0,6875

lb/ft.hr = 0,4760 lb/ft.h 0,14 Koreksi,фs =  µ   µw   

koreksi, фt =  µ  0,14  µw    0,14 =  0,5946  = 1,0205  0,6875 

0,14 =  0,8056  = 1,0764 0 , 4760  

(11’) Koefisien Koreksi

(11) Koefisien Koreksi

koef. Koreksi, ho =  ho  φs  φs   

koef. Koreksi, hio =  hio  φt  φt   

= 156,1288 x 1,0764

= 89,8109 x 1,0205

= 168,0570 Btu/hr.ft2.0F

= 91,6554 Btu/hr.ft2.0F

(12) Clean Overall Coeffisient, Uc Clean Overall Coeffisient, Uc = hio × ho hio + ho

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

=

91,6554 × 168,0570 2 0 = 59,3092 Btu/hr.ft . F 91,6554 + 168,0570

(13). Desing Overall Coeffisient, UD A = L x Nt x a” = 15 x 56 x 0,1963 = 164,8920 ft2 UD =

Q 260.848,5903 = = 49,3265 Btu/jam ft 2o F A x Δt 164,8920x32,0707

(14). Dirt Factor, Rd Rd =

U C − U D 59,3092 − 49,3265 = = 0,0034 hr.ft2.oF/Btu UC x UD 59,3092 x 49,3265

Rd ketentuan = 0,003 hr.ft2.oF/Btu

(Kern, 1950, hal.840)

Rd perhitungan > Rd ketentuan, maka design dapat diterima

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

PRESSURE DROP

(1’) Friction Coefficient

(1) Friction Coefficient

dari fig. 29 kern diperoleh :

dari fig. 26 kern diperoleh :

friction coeff, f = 0,0220 ft2/in2

friction coeff, f = 0,0048 ft2/in2

(2’) Jumlah Cross

(2) ΔP Dalam Pipa

jumlah cross, N + 1 = 12 L B

Spesific Gravity, s = 1

=

12 × 15 = 36 5

Pressure Drop, ΔP =

fGt2 Ln 5,22 × 1010 d i sφt

0,0048 × 7.273,12842 × 15 × 2 5,22 × 1010 × 0,0402 × 1 × 1,0309

(3’) Pressure Drop

=

Spesific Gravity, s = 1,2254

= 0,0036 Psi

Pressure Drop, ΔP = f Gs2Ds(N+1) 5,22x 1010 DeS φs =

0,0220 × 11.642,94622 × (0,8333) × 36 5,22 × 1010 × 0,0458 × 1,2254 × 1,0859

(3) ΔP Reduksi (antar Passes) dari fig. 27 Kern diperoleh : 2 Faktor V ' = 0.0010 2g

= 0,2812 Psi ΔP hitung = 0,2812 < 10 Psi (dibolehkan)

4n V 2 s 2g ' 4× 2 = x0 1 =0

Pressure Drop, ΔP =

ΔPT total = 0,0036 + 0 = 0,0036 Psi Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

ΔP hitung = 0,0036 < 10 Psi (Δp diizinkan) C.13 Evaporator 1 Fungsi: Tempat memekatkan larutan yang berasal dari heater 01 Jenis

: 1-2 shell and tube

Jumlah : 1 Laju total umpan masuk (F)

= 2.405,1496 kg/jam

Densitas umpan masuk (ρ)

= 1.229,8871kg/m3

Volume total umpan masuk (V) =

F

ρ

=

2.405,1496 =1,9556 m 3 1.229,8871

G. Ukuran Tangki Faktor kelonggaan = 20% Volume tangki

= V x (1 + 0,2) = (1,9556)(1,2) = 2,3467 m3

Volume shell tangki (Vs);: Vs = 14 πDt 2 Ht

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Dt : Ht) = 3 : 4 Vs =

8 24

πDt 3

Volume tutup tangki (Ve) Ve =

π 24

Dt 3

(Brownell, 1959)

Volume tangki (V) V = Vs + Ve

V=

9 24

πDt 3

2,3467 m 3 =

9 24

πDt 3

Dt = 1,2584 m Ht = 1,6779 m Tinggi tutup, He =

Dt 1,2584 m = = 0,3146 m 4 4

Tinggi shell, Hs = Ht – 2He = 1,6779 – (2 x 0,3146) = 1,0487 m H. Tekanan Design Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Voume tangki

= 2,3467 m3

Volume cairan

= 1,9556 m3

Tinggi tangki

= 1,0487 m

Tinggi cairan dalam tangki =

=

volume cairan dalam tan gki × tinggi tan gki volume tan gki

11,9556 × 1,6679 2,3467

= 1,3983 m Tekanan hidrostatis

= ρ x g x tinggi cairan dalam tangki = (1.229,8871)(9,8)(1,3983) = 16.853,1547 Pa = 16,8532 kPa

Faktor keamanan

= 20%

Tekanan design (Pdesign)

= (1,2)(16,8532) = 20,2238 kPa

I. Tebal Dinding Tangki Joint efficiency = 0,8

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,7140 kPa

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (20,2238 kPa) (1,2584 m) = 2(12.650 kPa)(0,8) − 1,2 ( 20,2238 kPa) = 0,0013 m = 0,0503 in

t=

Faktor korosi

= 0,125 in

Maka tebal dinding tangki yang dibutuhkan = 0,125 in + 0,0503 in = 0,1753 in Tebal tutup = tebal dinding tangki = 1,0851 in

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

 Shell and Tube HE Shell Side Fluid (Fluida panas): Suhu masuk, T1 = 100oC (212oF) Suhu keluar, T2 = 150oC (423oF) Laju alir, W

= 476, 0183 kg/jam = 1,049.4299 lbm/jam

Tube Side Fluid (Fluida dingin): Suhu masuk, t1 = 80 oC (176 oF) Suhu keluar, t2 = 103 oC (217,4 oF) Laju alir, w = 2.405,1496 kg/jam =5.302,3928 lbm/jam

 Perhitungan (1) Beban Panas, Q Beban panas, Q = 1.122.099,0095 kJ/jam = 1.06.540,4712 btu/jam (2) Beda Temperatur, Δt Beda temperatur, Δt = 84,6 – 36 = 48,6 oF  Trial Data Heat Exchanger Shell side: Shell ID, Ds

= 17,2500 in

Baffle space, B = 5 in Tube side: Nomor BWG

= 18

Tube ID, di

= 0,4820 in

Tube OD, do

= ¾ in

Panjang tube, L = 12 ft Jumlah tube, NT = 194 Pitch, P

= 15/16 tringular pitch

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Passes, n

=4

(3) Temperatur Kalorik Temperatur kalorik diambil sebagai rata-rata Fluida Panas, Tc =

Fluida Dingin tc = =

T1 + T2 302 + 212 = = 2570 F 2 2 t1 + t 2 217,4 + 176 = = 196,7 0 F 2 2

COLD FLUID : SHELL SIDE

HOT FLUID : TUBE SIDE

(3’) Flow Area

(3) Flow Area

Clearence, C’ = 0,1875 ft2

Dari tabel 10 (Kern,1950,hal 843) diperoleh at’ = 0,1820 in2

ID × C '× B 144 Pt 17,25 × 0,1875 × 5 = 144 × 0,9375

Ntat ' 144 × n 194 × 0,1820 = 144 × 4 = 0,0613 ft2

Flow Area, as =

Flow Area, at =

=0,1198 ft2

(4’) Mass Velocity Mass Velocity, Gs =

=

(4) Mass Velocity W as

1.049,4299 0,1198

= 8760,4587 lb/hr.ft2

Mass Velocity, Gt =

=

W at

25302.3928 0,0613

= 86.501,0269 lb/hr.ft2

(5’) Reynold Number

(5) Reynold Number

Dari fig.28 (inset) (kern 1950,hal 838)

Tube ID = 0,4820 in → Dt =

0,4820/12 diperoleh De = 0,55 in = 0,0458 ft

ID = 0,0402 ft

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Viscositas fluida panas pada tc = 196,4 oF

Pada Tc = 257 oF, µ air = 0,2457 cp x

2,42 µ = 0,2756 Cp x 2,42 µ

= 0,5946 lb/ft.jam

(Kern, 1950)

= 0,6670 lb/ft.jam

Bil. Reynold, Re

=

Des × Gt

µ

0,0458 × 11.649,9462 0,6670

=

Bil Reynold,Ret =

=

Dt × Gt

µ

0,0402 × 86.501,0269 0,6420

= 602,0239

= 5411,709

(6’) jH Faktor

(6) jH Faktor

Dari fig 28; Kern diperoleh

Dari fig 24; Kern diperoleh

jH faktor = 25

jH faktor = 20

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

Kap. Panas, Cp pada tc = 1,0027 Btu/lb.0F

Kap. Panas, Cp pada Tc = 1,0110

Btu/lb.0F Konduktivitas, k = 0,3863 Btu/hr.ft2. 0F/ft

Konduktivitas, k = 0,3937

Btu/hr.ft2.0F/ft

 Cp × µ  1/3    k 

=

 1,0027 × 0,6670  1/3   0,3863  

= 1,2007

 cµ  1/3 =  1,0110 × 0,6420  1/3     0,3937  k   

= 1,1813

(8’) Suku  ho   φs   

(8) Suku  ho 

ho = jH k  cµ  1/3   De  k  φs

ho = jH k  cµ  1/3   di  k  φt

 φt 

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 25 x

0,3863 x 1,2007 0,0458

=20 x

0,3937 x 1,1813 0,0402

= 253,0056 btu/hr.ft2 0F

= 231,5815 btu/hr.ft2 0F

(9’) TUBE WALL TEMPERATUR

(9) Suku  hio   φt   

ho φs wall temp, tw = tc + (Tc − tc ) hio ho + φs φs

hio = φt

196,7+ 151,8033 × (257 − 196,7 ) 231,5815 + 151,8033

 ho  x di    φt  do

= 231,5815 x

0,0402 = 148,8297 0,75

= 227,1482 0F (10’) Koreksi viskositas

(10) Koreksi viskositas

µw pada tw = 0,2087 cP x 2,42

µw pada tw= 0,283 cP x 2,42 =0,6875

lb/ft.hr = 0,5051 lb/ft.h 0,14 Koreksi,фs =  µ   µw   

koreksi, фt =  µ  0,14  µw    0,14 =  0,5946  = 1,0205 0 , 6875  

0,14 =  0,6670  = 1,0397  0,5051 

(11’) Koefisien Koreksi

(11) Koefisien Koreksi

koef. Koreksi, ho =  ho  φs  φs   

koef. Koreksi, hio =  hio  φt  φt   

= 253,0056 x 1,0397

= 148,8297 x 1,0205

= 263,0486 Btu/hr.ft2.0F

= 153,6378 Btu/hr.ft2.0F

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(12) Clean Overall Coeffisient, Uc Clean Overall Coeffisient, Uc = hio × ho hio + ho =

153,6378 × 263,0486 2 0 = 96,9895 Btu/hr.ft . F 153,6378 + 263,0486

(13). Desing Overall Coeffisient, UD A = L x Nt x a” = 12 x 194 x 0,1963 = 456,9864 ft2 UD =

Q 1063540,4712 = = 68,0576 Btu/jam ft 2o F A x Δt 456,9864x23,4943

(14). Dirt Factor, Rd Rd =

U C − U D 96,9895 − 68,0576 = = 0,0044 hr.ft2.oF/Btu UC x UD 96,9895 x68,0576

Rd ketentuan = 0,003 hr.ft2.oF/Btu

(Kern, 1950, hal.840)

Rd perhitungan > Rd ketentuan, maka design dapat diterima

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

PRESSURE DROP

(1’) Friction Coefficient

(1) Friction Coefficient

dari fig. 29 kern diperoleh :

dari fig. 26 kern diperoleh :

friction coeff, f = 0,0220 ft2/in2

friction coeff, f = 0,003 ft2/in2

(2’) Jumlah Cross

(2) ΔP Dalam Pipa

jumlah cross, N + 1 = 12 L B

Spesific Gravity, s = 1

=

12 × 12 = 29 5

Pressure Drop, ΔP =

fGt2 Ln 5,22 × 1010 d i sφt

2 = 0,0003 ×1086.501,0269 × 12 × 2 4 5,22 × 10 × 0,0402 × 1 × 1,0323

(3’) Pressure Drop Spesific Gravity, s = 1,0926 Pressure Drop, ΔP = f

= 0,0415 Psi

Gs2Ds(N+1)

5,22x 1010 DeS φs 2 = 0,0036 ×108760,4587 × (1,4375) × 29 5,22 × 10 × 0,0458 × 1,4375 × 1,09269

(3) ΔP Reduksi (antar Passes) dari fig. 27 Kern diperoleh : 2 Faktor V ' = 0.0033 2g

= 0,0044 Psi ΔP hitung = 0,0044 < 10 Psi (dibolehkan)

4n V 2 s 2g ' 4× 4 = x 0,0033 1 = 0,0528

Pressure Drop, ΔP =

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

ΔPT total = 0,0415 + 0,0528 = 0,0528 Psi ΔP hitung = 0,0528 < 10 Psi (Δp diizinkan) C.14 Evaporator 02 Fungsi: Tempat memekatkan larutan yang berasal dari tangki karbon aktif Jenis

: 1-2 shell and tube

Jumlah : 1 Laju total umpan masuk (F)

= 1.630,4830 kg/jam

Densitas umpan masuk (ρ)

= 1.379,7935 kg/m3

Volume total umpan masuk (V) =

F

ρ

=

1.630,4830 =1,1817 m 3 1.379,7935

J. Ukuran Tangki Faktor kelonggaan = 20% Volume tangki

= V x (1 + 0,2) = (1,1817)(1,2) = 1,4180 m3

Volume shell tangki (Vs);: Vs = 14 πDt 2 Ht

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Dt : Ht) = 3 : 4 Vs =

8 24

πDt 3

Volume tutup tangki (Ve) Ve =

π 24

Dt 3

(Brownell, 1959)

Volume tangki (V) V = Vs + Ve

V=

9 24

πDt 3

1,4180 m 3 =

9 24

πDt 3

Dt = 1,0639 m Ht = 1,4186 m Tinggi tutup, He =

Dt 1,0639 m = = 0,2660 m 4 4

Tinggi shell, Hs = Ht – 2He = 1,4186 – (2 x 0,260) = 0,8866 m Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

K. Tekanan Design Voume tangki

= 1,4180 m3

Volume cairan

= 1,1817 m3

Tinggi tangki

= 1,4186 m

Tinggi cairan dalam tangki = =

volume cairan dalam tan gki × tinggi tan gki volume tan gki

1,18176 × 1,4186 1,4180

= 1,1821 m Tekanan hidrostatis

= ρ x g x tinggi cairan dalam tangki = (1.379,7935)(9,8)(1,1821) = 15.984,7248 Pa = 15,9847 kPa

Faktor keamanan

= 20%

Tekanan design (Pdesign)

= (1,2)(15,9847) = 19,1817 kPa

L. Tebal Dinding Tangki Joint efficiency = 0,8

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,7140 kPa

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (19,1817 kPa) (1,0639 m) = 2(12.650 kPa)(0,8) − 1,2 ( 19,1817 kPa) = 0,0010 m = 0,0403 in

t=

Faktor korosi

= 0,125 in

Maka tebal dinding tangki yang dibutuhkan = 0,125 in + 0,0403 in = 0,1653 in Tebal tutup = tebal dinding tangki = 0,1653 in  Shell and Tube HE Shell Side Fluid (Fluida panas): Suhu masuk, T1 = 125oC (257oF) Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Suhu keluar, T2 = 100oC (212oF) Laju alir, W

= 476, 7173 kg/jam = 896,6490 lbm/jam

Tube Side Fluid (Fluida dingin): Suhu masuk, t1 = 60 oC (140 oF) Suhu keluar, t2 = 110 oC (230 oF) Laju alir, w = 1.630,4830 kg/jam =908,696,9942 lbm/jam  Perhitungan (1) Beban Panas, Q Beban panas, Q = 958.729,8507 kJ/jam = 908.696,9942 btu/jam (2) Beda Temperatur, Δt LMTD = 19,9476 FT

= 0,78

Δt = 19,9476 x 0,78 = 15,5592 0F  Trial Data Heat Exchanger Shell side: Shell ID, Ds

= 19,2500 in

Baffle space, B = 5 in Tube side: Nomor BWG

= 10

Tube ID, di

= 0,5840 in

Tube OD, do

= ¾ in

Panjang tube, L = 30 ft Jumlah tube, NT = 234 Pitch, P

= 15/16 tringular pitch

Passes, n

=8

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(3) Temperatur Kalorik Temperatur kalorik diambil sebagai rata-rata Fluida Panas, Tc =

Fluida Dingin tc = =

T1 + T2 257 + 212 = = 2340 F 2 2 t1 + t 2 230 + 140 = = 185 0 F 2 2

COLD FLUID : SHELL SIDE

HOT FLUID : TUBE SIDE

(3’) Flow Area

(3) Flow Area

Clearence, C’ = 0,1875 ft2

Dari tabel 10 (Kern,1950,hal 843) diperoleh at’ = 0,2680 in2

ID × C '× B 144 Pt 19,25 × 0,1875 × 5 = 144 × 0,9375

Ntat ' 144 × n 234 × 0,2680 = 144 × 8 = 0,0544 ft2

Flow Area, as =

Flow Area, at =

=0,1337 ft2

(4’) Mass Velocity Mass Velocity, Gs =

=

(4) Mass Velocity W as

896,6490 0,1337

= 6707,4000 lb/hr.ft2

Mass Velocity, Gt =

=

W at

3594,5628 0,0544

= 66.031,0048 lb/hr.ft2

(5’) Reynold Number

(5) Reynold Number

Dari fig.28 (inset) (kern 1950,hal 838)

Tube ID = 0,5840 in → Dt =

0,5840/12 diperoleh De = 0,55 in = 0,0458 ft Viscositas fluida panas pada tc = 196,4 oF

ID = 0,0487 ft Pada Tc = 177,8 oF, µ air = 0,2014 cp

x2,42 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

µ = 0,3011 Cp x 2,42 µ

= 0,4874 lb/ft.jam

(Kern, 1950)

= 0,7287 lb/ft.jam

Bil. Reynold, Re

=

Des × Gt

µ

0,0458 × 11.649,9462 0,6670

=

Bil Reynold,Ret =

=

Dt × Gt

µ

0,0487 × 66.031,0048 0,48740

= 421,9000

= 6593,3279

(6’) jH Faktor

(6) jH Faktor

Dari fig 28; Kern diperoleh

Dari fig 24; Kern diperoleh

jH faktor = 12

jH faktor = 34

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

1/3 (7’) Angka Prandtl,  cµ   k 

Kap. Panas, Cp pada tc = 1,0027 Btu/lb.0F

Kap. Panas, Cp pada Tc = 1,0110

Btu/lb.0F Konduktivitas, k = 0,3863 Btu/hr.ft2. 0F/ft

Konduktivitas, k = 0,3937

Btu/hr.ft2.0F/ft

 Cp × µ  1/3    k 

=

 1,0027 × 0,7287  1/3   0,3863  

= 1,6077

 cµ  1/3 =  1,0110 × 0,6420  1/3     0,4874  k   

= 1,0777

(8’) Suku  ho   φs   

(8) Suku  ho 

ho = jH k  cµ  1/3   De  k  φs

ho = jH k  cµ  1/3   di  k  φt

= 12 x

0,3863 x 1,6077 0,0458

= 162,6017 btu/hr.ft2 0F

 φt 

=34 x

0,3937 x 1,0777 0,04872

= 296,4110 btu/hr.ft2 0F

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(9’) TUBE WALL TEMPERATUR

(9) Suku  hio   φt   

ho φs wall temp, tw = tc + (Tc − tc ) hio ho + φs φs

hio = φt

 ho  x di    φt  do

185+

162,6017 × (234,5 − 185) 2310,8054 + 1562,6017

= 296,4110 x

0,58402 0,75

= 230,8054 0

= 205,4592 F (10’) Koreksi viskositas

(10) Koreksi viskositas

µw pada tw = 0,2554 cP x 2,42

µw pada tw= 0,277 cP x 2,42 =0,6720

lb/ft.hr = 0,6181 lb/ft.h 0,14 Koreksi,фs =  µ   µw   

koreksi, фt =  µ  0,14  µw    0,14 =  0,4874  = 0,9560  0,6720 

0,14 =  0,7287  = 1,0233 0 , 6181  

(11’) Koefisien Koreksi

(11) Koefisien Koreksi

koef. Koreksi, ho =  ho  φs  φs   

koef. Koreksi, hio =  hio  φt  φt   

= 162,6017 x 1,0233

= 230,8054 x 0,9560

= 166,3925 Btu/hr.ft2.0F

= 20,6549 Btu/hr.ft2.0F

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(12) Clean Overall Coeffisient, Uc Clean Overall Coeffisient, Uc = hio × ho hio + ho =

220,6549 × 166,39256 2 0 = 94,8600 Btu/hr.ft . F 220,6549 + 166,3925

(13). Desing Overall Coeffisient, UD A = L x Nt x a” = 30 x 234 x 0,1963 = 1378,0260 ft2 UD =

Q 908.696,9942 = = 42,3814 Btu/jam ft 2o F A x Δt 1378,0260x15,5592

(14). Dirt Factor, Rd Rd =

U C − U D 94,8600 − 42,3814 = = 0,0131 hr.ft2.oF/Btu U C x U D 94,8600 × 42,3814

Rd ketentuan = 0,003 hr.ft2.oF/Btu

(Kern, 1950, hal.840)

Rd perhitungan > Rd ketentuan, maka design dapat diterima

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

PRESSURE DROP

(1’) Friction Coefficient

(1) Friction Coefficient

dari fig. 29 kern diperoleh :

dari fig. 26 kern diperoleh :

friction coeff, f = 0,0040 ft2/in2

friction coeff, f = 0,003 ft2/in2

(2’) Jumlah Cross

(2) ΔP Dalam Pipa

jumlah cross, N + 1 = 12 L B

Spesific Gravity, s = 0,98

=

12 × 30 = 72 5

(3’) Pressure Drop

Pressure Drop, ΔP =

=

Spesific Gravity, s = 1,4240 Pressure Drop, ΔP = f

fGt2 Ln 5,22 × 1010 d i sφt

0,0003 × 66.031,00482 × 30 × 8 5,22 × 1010 × 0,0487 × 0,98 × 0,9560

= 0,1319 Psi

Gs2Ds(N+1)

5,22x 1010 DeS φs

6707,40002 × (1,4375) × 72 = 0,004 × 10 5,22 × 10 × 0,0458 × 1,6042 × 1,4240

(3) ΔP Reduksi (antar Passes) dari fig. 27 Kern diperoleh : 2 Faktor V ' = 0,1 2g

= 0,0061 Psi ΔP hitung = 0,0061 < 10 Psi (dibolehkan)

4n V 2 s 2g ' 4×8 = x 0,1 0,98 = 3,2653 psi

Pressure Drop, ΔP =

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

ΔPT total = 0,1319 + 3,2653 = 3,2653 Psi ΔP hitung = 3,2653 < 10 Psi (Δp diizinkan) C.15 Reaktor Berpengaduk Fungsi

: Tempat terjadi reaksi hidrolisis

Jenis

: Mixed flow reactor

Bentuk

: Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Stainless steel SA-316 Grade C Jumlah

: 1 unit

Reaksi yang terjadi: C6H10O5 + H2O Pati

Air

Temperatur operasi

= 80°C

Tekanan operasi

= 1 atm

Laju alir umpan masuk

= 1.515,1515 kg/jam

C6H12O6 Glukosa

ρ ampuran = 1,360.9141 kg/m3 = 84,9589 lbm/ft3 µ campuran = 19,9200= 0,0134 lbm/fts cp = 0,0358 lb/ft.s Reaksi yang terjadi: C6H10O5 + H2O Pati

Air

C6H12O6 Glukosa

Menghitung volume reaktor, V : τ =

V vo

(Levenspiel, 1999)

Dimana : τ : Waktu tinggal V : Volume tangki yang ditempati cairan vo : Laju volumetrik umpan (Vo) Diket :

Waktu tinggal (τ) = 1 jam = 60 menit

Maka : V = vo x τ Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

V =

1.515,1515 x 1 jam = 1,1133 m3 1,360,9141

Faktor kelonggaran Volume reaktor

= 20 %

= volume tangki yang ditempati cairan (V) x 1,2 = 1,1133 m3/jam x 1,2 = 1,3360 m3

Untuk pengadukan

Dt =1 Hc

(McCabe, 1999)

Dt = Hc Dt = Hcs + He ; di mana Hcs = tinggi cairan dalam shell Diameter tutup = diameter reaktor = Dt Rasio axis ellipsoidal head = 2 : 1 Tinggi tutup = He =

Dt 4

(Brownell, 1959)

Maka, Dt = Hcs + He Dt = Hcs + Hcs =

Dt 4

3 Dt 4

Volume tutup bawah reaktor =

π 3 Dt 24

Volume cairan dalam shell =

π 2 D t .H cs 4

=

π 2 3 Dt . Dt 4 4

=

3 3 πD t 16

Volume cairan dalam tangki =

(Brownell, 1959)

3 π 3 3 πD t + Dt 16 24

11 3 πD t 48 Dt = 1,1566 m

1,1133 m3 =

Maka tinggi cairan dalam reaktor, Hc = 1,1566 m Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan Dt : ht = 3 : 4 Ht =

4 4 D t = (1,1566 m) = 1,5421 m 3 3 Dt 1,5421 = = 0,2891m 4 4

Tinggi tutup, He =

Tinggi shell, Hs = Ht – 2He = 1,5421 – (2 x 0,2891) = 0,9638 m Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x h = 1260,9141 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,1566m = 15.425,4630 Pa = 15,4255 kPa Tekanan operasi, Poperasi = 101,325 kPa + 15,4255 kPa = 116,4630 kPa Faktor kelonggaran Maka, Pdesign

= 20 %

= (1,2) (116,7505 kPa) = 140,1006 kPa

Joint efficiency = 0,8

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 100.000 lbm/in2 = 689.476 kPa

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki:

PD 2SE − 1,2P (140,1006 kPa) (1,1566 m) = 2(689.476 kPa)(0,8) − 1,2 (140,1006 kPa) = 0,00014 m = 0,0059 in

t=

Faktor korosi

= 1/20 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0059 in + 1/20 in = 0,0559 in

Perancangan pengaduk : Jenis pengaduk

: Propeller 3 blades

Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe,1999), diperoleh : Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 x 1,1556 m = 0,3855 m = 1,2649 ft

C/Dt = 1/3

; E = 0,3855 m = 1,2649 ft

L/Da = ¼

; L = ¼ x 0,3855 m = 0,0964 m = 0,3162 ft

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,3855 m = 0,0771 m = 0,2530 ft

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

J/Dt

= 1/10

; J = 1/12 x 0,3855 m = 0,1157 m = 0,3795 ft

Kecepatan Pengadukan , N = 0,5 putaran/detik Da = 0,79 m = 2,5822 ft gc = 32,17 lbm.ft/lbf.det2 Bilangan Reynold, 2 D N. ρ (1,2649 ft) 2 (0,5 put/det)( 84,9589 lb/ft 3 ) NRe = a = 5.077,1273 = μ 0,0134 lb/ft. sec Dari gambar 3.4-4 Geankoplis, untuk NRe = 5.077,1273 maka diperoleh Np = 1,5

Np =

P ρ N 3 Da 5

(Geankoplis, 1997)

maka P = Np.ρ.N3.Da5 = (1,5)(84,9589)(0,5)3(0,3855)5 = 2,1734 watt = 0,0029 hp Effisiensi motor penggerak = 80% Daya motor penggerak =

0,0029 = 0,0036 hp 0,8

Perancangan Jaket Pemanas Ditetapkan jarak jaket (γ) = ½ in = 0,0127 m, sehingga : Diameter dalam jaket (D1) = Dt + (2 . t) = 1,1566 + (2 x 0,0127 ) = 1,1820 m Diameter luar jaket (D2) = 2 γ + D1 = (2 x 0,0127 ) + 1,1820 = 1,2074 m Luas yang dilalui steam (A) = π/4 (D22 – D12) = 0,0476 m2 Laju massa steam

=5.562,4629 kg/jam

Densitas air pendingin

= 953,58 kg/m3

Laju volumetrik steam

=

5.562,4629 kg/jam = 5,8332 m3/jam 953,58 kg/m3

Kecepatan superficial air pendingin (V), Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

V=

Laju volumetrik steam 5,8332 m3 /jam = 122,4389 m/jam = Luas yang dilalui steam 0,0476 m 2

Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Tekanan hidrostatik, Phid = ρ x g x h = 953,58 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,5421 m = 14.411,3067 Pa = 14,4113 kPa Tekanan operasi, Poperasi = 101,325 kPa + 14,4113 kPa = 115,7363 kPa Faktor kelonggaran Maka, Pdesign

= 20 %

= (1,2) (115,7363 kPa) = 138,8836 kPa

Joint efficiency = 0,8

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 11.050 psia = 76.186,8 kPa

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki:

PD 2SE − 1,2P (138,8836 kPa) (1,1556 m) = 2(78.186,8 kPa)(0,8) − 1,2 (138,8836 kPa) = 0,0013 m = 0,1250 in

t=

Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal jaket yang dibutuhkan = 0,1250 in + 1/8 in = 0,1770 in Tebal jaket standar yang digunakan = 1,5421 m (Brownell, 1959)

C.16 Hammer Mill Fungsi

: Untuk menghaluskan bahan

Bentuk

: Hammer Roll Mill

Bahan konstruksi : Commercial steel C Jumlah

: 1 unit

Total laju massa, F = 2272,7271 kg/jam Untuk keamanan kapasitas diambil 20% laju alir umpan Kapasitas Hammer Mill = (1+0,2) x 2272,7271 = 2727,2725 kg/jam Spesifikasi Hummer Mill (Tabel 20-14 Perry, 1999) Untuk kapasitas 40 – 60 ton/jam Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dimensi rotor = 30 x 30 in Daya motor

= 100 – 200 hp (diambil 100 hp)

Max. velocity = 1.200 rpm (diambil 200 rpm) Daya motor yang dibutuhkan = 100 ×

(2.7272)(100) = 1,1364 hp (40)(1.200)

C.17 Bucket Elevator 01 Fungsi

: Mengangkut jagung dari gudang penyimpanan ke tangki perebusan

Jenis

: Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator

Bahan

: Malleable-iron

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : - Temperatur (T)

: 30 0C

- Tekanan (P)

: 1 atm (14,699 psi)

Laju bahan yang diangkut = 1515, 1515 kg/jam Faktor kelonggaran, fk

= 12 %

(Perry, 1999)

Kapasitas = 1,12 x 1515,1515 kg/jam = 1696,9697 kg/jam = 1,697 ton/jam Untuk bucket elevator kapasitas < 14 ton/jam, spesifikasi :

(Perry, 1999)

- Ukuran bucket

= (6 x 4 x 4¼) in

- Jarak antar bucket

= 12 in = 0,305 m

- Kecepatan bucket

= 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s

- Kecepatan putaran

= 43 rpm

- Lebar belt

= 7 in = 0,1778 m =17,78 cm

Perhitungan daya yang dibutuhkan (P): P = 0,07 m 0,63 ΔZ Dimana: P m

(Timmerhaus, 2004)

= daya (kW) = laju alir massa (kg/s)

∆Z = tinggi elevator (m) m = 1515,1515 kg/jam = 0,4209 kg/s ∆Z = 20 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Maka : P = 0,07 x (0,4209)0,63 x20 = 0,8116 hp = 1,0884

C. 18 Screw Conveyor 01 Fungsi

: Mengangkut bahan jagung rendaman ke reaktor

Jenis

: Horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: Temperatur Tekanan

Jarak angkut

: 10 m

Jumlah unit

: 2 unit

Laju alir

: 1.515,1515 kg/jam

= 50°C = 1 atm

L.C-6 Komposisi bahan yang masuk ke Screw Conveyor 01 komponen lemak pati protein serat abu air Densitas campuran

kg/jam 75,7576 1065,1515 156,0606 33,3333 25,7576 159,0909 1515,1515

x kg/m3 kg/m3 0,0500 882,755 44,1378 0,7030 1500 1054,5000 0,1030 1130 116,3900 0,0220 720 15,8400 0,0170 1547 26,2990 0,105 988,07 10,7473 1 1360,9141

Densitas campuran (ρ) : 1.360,9141 kg/m3 Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/12 jam kerja (5 menit)

Laju alir volumetrik :

C=

F (1515,1515) 1 = 13,3600 m3/jam = ⋅ ρ 1360,9141 1 / 12 = 0,1311.1 ft3/s / 2 unit

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 0,0655 ft3/s

Daya conveyor : P= dimana:

C xLxWxF 33.000

C = kapasitas conveyor (ft3/sekon) L = panjang conveyor (ft) W = berat material (lb/ft3) = 40 lb/ft3

(Walas, 1988)

F = faktor material = 2

(Walas, 1988)

P

=

0,0655 ft 3 /sekon × 32,808ft × 40lb/ft 3 × 2 = 0,0052 Hp 33.000

C.19 Screw Conveyor 02 Fungsi

: Mengangkut bahan dari kristalizer ke Rotary Dryer

Jenis

: Horizontal screw conveyor

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: Temperatur Tekanan

Jarak angkut

: 10 m

Jumlah unit

: 1 unit

Laju alir

: 982,8538 kg/jam

= 15 °C = 1 atm

L.C-7 Komposisi bahan yang masuk ke Screw Conveyor 02 komponen lemak pati protein glukosa molase air densitas larutan Densitas campuran (ρ)

kg/jam 0,3788 0,1065 0,7803 892,3242 25,0163 64,2477 982,8538

x 0,0004 0,0001 0,0008 0,9079 0,0255 0,0654 1

kg/m3 882,755 1500 1130 1535 1360 988,07

kg/m3 0,3402 0,1625 0,8971 1393,6128 34,6157 64,5887 1494,2171

: 1.429,2171 kg/m3

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/12 jam kerja (5 menit) Laju alir volumetrik : C=

F (982,8538) 1 = 7,8933 m3/jam = ⋅ ρ 1494,2171 1 / 12

= 0,0774 ft3/s Daya conveyor : P= dimana:

C xLxWxF 33.000

C = kapasitas conveyor (ft3/sekon) L = panjang conveyor (ft) W = berat material (lb/ft3) = 40 lb/ft3

(Walas, 1988)

F = faktor material = 2

(Walas, 1988)

P

=

0,0774 ft 3 /sekon × 32,808ft × 40lb/ft 3 × 2 = 0,0062 Hp 33.000

C.20 Belt Conveyor Fungsi

: Mengangkut bahan dari Rotary Dryer

Jenis

: Horizontal belt conveyor

Bahan konstruksi

: Carbon steel

Kondisi operasi

: Temperatur Tekanan

Jarak angkut

:8m

Jumlah unit

: 1 unit

Laju alir

: 897,0213 kg/jam

= 75 °C = 1 atm

L.C-8 Komposisi bahan yang masuk ke belt conveyor komponen lemak pati protein glukosa molase air

kg/jam 0,3788 0,1065 0,7803 892,3242 25,0163 64,2477

x 0,0004 0,0001 0,0008 0,9079 0,0255 0,0654

kg/m3 882,755 1500 1130 1535 1360 988,07

kg/m3 0,3402 0,1625 0,8971 1393,6128 34,6157 64,5887

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

densitas larutan

982,8538

1

1494,2171

Densitas campuran (ρ) : 1532,1364 kg/m3 Direncanakan dalam 1 proses cukup ditempuh 1/12 jam kerja (5 menit) Laju alir volumetrik : C=

F (982,8538) 1 = 7,8933 m3/jam = ⋅ ρ 1494,2171 1 / 12

= 0,0774 ft3/s Daya conveyor : C xLxWxF 33.000

P= dimana:

C = kapasitas conveyor (ft3/sekon) L = panjang conveyor (ft) W = berat material (lb/ft3) = 40 lb/ft3

(Walas, 1988)

F = faktor material = 2

(Walas, 1988)

P

0,0774 ft 3 /sekon × 32,808ft × 40lb/ft 3 × 2 = = 0,0062 Hp 33.000

C.21 Rotary Filter 1 (RF-01) Fungsi

: memisahkan kotoran yang terkandung dalam larutan

Jenis

: Rotary drum filter

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

Temperatur

: 60 °C

Tekanan operasi : 1 atm Data perhitungan : Laju alir larutan

: 2430,9072 kg/jam

Densitas larutan

: 1194,0516 kg/m3

Densitas kontaminan

: 1537,0000 kg/m³

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kandungan kontaminan dalam larutan adalah 25,7576 kg/jam. Laju volumetrik umpan =

F

ρ

=

2430,9072 kg/jam 1194,0516kg / m3

= 2,0358 m³ /jam Perhitungan ukuran filter : 1. Dari Tabel 18 – 8, Perry dan Green, 1999, ketebalan cake yang dibentuk adalah 0,75 cm. 2. Dari Gambar 18 – 98, Perry dan Green, 1999, W = 10 kg dry cake/(m2 x rev). 3. Dari Gambar 18 – 99, Perry dan Green waktu pembentukan, f = 0,3 menit 4. Laju pencucian : Menghitung konsentrasi TDS dalam cairan pencuci cake : Cairan di cake akhir = 10 × 0,248/0,752 = 3,3067 kg/m2 × cycle TDS dalam padatan kering = 10 × 0,001/0,999 = 0,010 kg/m2 × cycle TDS dalam cairan pencuci cake akhir = (0,010/3,3) 100 = 0,3027 % berat. Persen sisa, R = ((C2-Cw)/(C1-Cw) 100 Dimana Cw = 0, persen sisa yang diperlukan, R = (C2/C1)100 = (0,300/4,00)100 = 7,5 % Dari Fig. 18-103, Perry, 1999, rasio pencucian, N = 1,35. Untuk desain ditambahkan 10 %, N = 1,35 × 1,1 = 1,485 Volume air pencuci = Vw = 1,485 × 3,3067/1,00 = 4,9104 L/m2 × cycle 6. Waktu pencucian : W.Vw = 10 × 4,9104 = 49,104 kgL/m4. Dari Fig. 18-104, Perry, 1999, waktu pencucian = w = 0,225 min. 6. Waktu siklus (Cycle Time, CT) untuk basis waktu pembentukan dan waktu pencucian : CTform = 0,3/0,30 = 1 mpr (min/rev) CTwash = 0,225/0,29 = 0,7759 mpr (min/rev) Maka digunakan 1 mpr (min/rev). 6. Faktor overall scale-up ditetapkan = 0,9 × 1,0 × 1,0 = 0,9 (Perry dan Green, 1999) 7. Laju filtrasi = (10/1)(60 × 0,9) = 540 kg/jam × m² 8. Area yang diperlukan untuk menyaring : Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

A = (831,6667 kg/jam) /(540 kg/jam × m²) = 1,5401 m². Digunakan area standar 1,6 m². A = 8π r

(Peters et.al., 2004)

2

r = 0,2524 m Perhitungan daya yang digunakan : Daya motor untuk mengangkat cake sepanjang roll filtrasi adalah : P (hp) = 1,587 (10-5) T ∆ dengan :

(Perry dan Green, 1999)

T = torka putaran (in.lbf) ∆ = kecepatan (rpm)

Maka :

P = 1,587 (10-5) F.r ∆ = 1,587 (10-5) (25,7576 kg/jam . 9,8 m/s²)(0,2524 m) (1/1 mpr) = 0,0089 hp

Perhitungan tebal tangki : Untuk roll filtrasi, direncanakan digunakan L : D = 2 : 1, maka: Ldrum = 2 (2 × 0,2524) = 1,0095 m

Area aliran air = 0,3 area drum ½ π D² = 0,3 (1,6) D = 0,5529 m Direncanakan digunakan tangki dengan perbandingan L : D = 3 : 1, maka : L = 1,6588 m Volume air = ½ ( 4/3 π D² L) = 1,0616 m³ Ketinggian air dalam tangki =

area pencelupan × Ddrum area keseluruhan drum

= 0,3 × 0,5529 = 0,1659 m Tekanan hidrostatik : Phid = ρ × g × l = 1.194,0516 kg/m3 × 9,8 m/s2 × 0,1659 m = 1584,5471 Pa = 1,5845 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 1,5845 kPa + 101,325 kPa = 102,9095 kPa Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Faktor kelonggaran

= 20 %

= (1,2) (102,9095 kPa)

Maka, Pdesign

= 123,4915 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell dan Young, 1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,3757 kPa (Brownell dan Young, 1959) Tebal shell tangki :

PD 2SE − 1,2P (123,4915 kPa) (0,5529 m) = 2(87.218,3757 kPa)(0.8) − 1.2(123,4915 kPa) = 0,0004898 m = 0,0193 in

t=

Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0193 in + 1/8 in = 0,1443 in Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in

(Brownell dan Young, 1959)

C.22 Crystallizer (CR–01) Fungsi

: Membentuk kristal gula

Tipe

: Circulating liquid method

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA–283, Grade A

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

Temperatur

: 15 °C

Tekanan operasi : 1 atm Laju total massa umpan masuk

= 1.250,8374 kg/jam

Densitas campuran umpan

= 1,4887 kg/liter = 92,9338 lbm/ft3 = 1.488,6602 kg/m3

Volume total umpan masuk

= 0,8402 m3/jam

Desain Tangki f. Ukuran Tangki Waktu tinggal (τ)

= 1 jam = 60 menit

Laju massa (F)

= 1.250,8374 kg/jam

(Rogowsky, 2006)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Volume tangki yang ditempati cairan = Waktu tinggal (τ) × Laju volumetrik umpan (Vo) = 1 jam × 0,8402 m3/jam = 0,8402 m3

Faktor kelonggaran

= 20 %

Volume tangki

= waktu tinggal(τ) × laju volumetrik umpan (Vo) × 1,2 = 1 jam × 0,8402 m3/jam × 1,2 = 1,0083 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : D) = 5 : 4 Volume silinder (Vs)

= π/4 × D2Hs = π/4 × 5/4D3

Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga : Tinggi head (Hh) = 1/6 × D

(Brownell dan Young, 1979) = π/4 × D2Hh × 2

Volume 2 tutup (Vh) ellipsoidal

= π/4 × D2(1/6 × D) × 2 = π/12 × D3 Vt = Vs + Vh Vt = (5 π /16 × D3) + (π/12 × D3)

(Brownell dan Young, 1979)

Vt = 19 π/48 × D3 Diameter tangki (D)

=

3

48Vt = 19π

3

48×1,0083 19π

= 0,9325 m = 36,7119 in Tinggi silinder (Hs)

= D = 0,9325 m

Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1/6 × D = 1/6 × 0,9325 m = 0,1554 m Tinggi tangki (Ht)

= Hs + (Hh × 2) = 0,9325 m + (0,1554 x 2) m = 1,2433 m

g. Tekanan Desain Tinggi cairan dalam tangki : Volume tangki

= 1,0083 m3

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Volume cairan

= 0,8403 m3

Tinggi tangki

= 1,2433 m

Tinggi cairan dalam tangki

=

volume cairan dalam tangki × tinggi tangki

=

volume tangki 0,8403 × 1,2433 = 1,0361m 1,0083

= ρ × g × tinggi cairan dalam tangki

Tekanan hidrostatis

= 1.488,6602× 9,80655 × 1,0361 = 13.982,5349 Pa = 0,1380 atm Faktor keamanan untuk tekanan = 15 % = (1 + 0,15) × (1 + 0,1380)

P desain

= 1,3087 atm = 19,2326 psi

h. Tebal shell tangki (bagian silinder) Faktor korosi (C)

= 0,042 in/tahun

Allowable working stress (S) = 12.650 lb/in2 Efisiensi sambungan (E)

(Chuse dan Eber, 1954) (Brownell dan Young,1959)

= 0,85

Umur alat (A) direncanakan = 10 tahun Tebal silinder = d =

P× R + (C × A) SE − 0,6 P

Dimana : d = tebal dinding tangki bagian silinder (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan d=

19,2326 ×18,3559 + (0,042 ×10) 12.650 × 0,85 − 0,6 (19,2326)

d = 0,4529 in Maka dipilih tebal silinder = ½ in Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

i.

Tebal dinding head (tutup tangki) Faktor korosi (C)

= 0,042 in/tahun

Allowable working stress (S) = 12.650 lb/in2 Efisiensi sambungan (E)

(Chuse dan Eber, 1954) (Brownell dan Young,1959)

= 0,85

Umur alat (A) direncanakan = 10 tahun = dh =

Tebal head (dh)

P × Di + (C × A) 2SE − 0,2 P

Dimana : dh = tebal dinding head (tutup tangki) (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam tangki (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan dh =

19,2326 × 36,7119 + (0,042 ×10) = 0,4200 in 2 × 12.650 × 0,85 − 0,2 × 19,2326

Dipilih tebal head standar = ½ in j.

Menghitung Jaket Pendingin Ditetapkan jarak jacket (γ) = ½ in sehingga : −

Diameter dalam (D1) = D + (2 × tebal tangki) = 36,7119 in + (2 × 0,4529 in) = 37,6117 in

−

Diameter luar (D2) = 2γ + D1 = (2 × ½ in) + 37,6117 in = 38,6117 in

Tinggi jaket = Tinggi silinder = 0,9325 m Tebal dinding jaket (dj), −

P hidrostatis

= ρ × g × tinggi jaket = 1.488,6602 × 9,80655 × 0,9325 = 13613,2138 Pa = 0,1344 atm

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Faktor keamanan = 15 % = (1 + 0,15) × (0,1344 + 1)

P desain

= 2,2844 atm = 33,5715 psi Dipilih bahan jaket carbon steel, SA–283, Grade C −

Faktor korosi (C)

: 0,042 in/tahun

(Chuse dan

Allowable working stress (S) : 12.650 lb/in2

(Brownell dan

Eber,1954) −

Young,1979) −

Efisiensi sambungan (E)

−

Umur alat (A) direncanakan : 10 tahun

Tebal jaket (dj) =

: 0,85

P×R + (C × A ) SE − 0,6P

(Peters dan Timmerhaus, 2004)

dimana : dj = tebal dinding jaket (in) P = tekanan desain (psi) R = jari-jari dalam jaket (in) = D/2 S = stress yang diizinkan E = efisiensi pengelasan 33,5715 × (36,6117 / 2) + (0,042 × 10 ) (12650 × 0,85) − (0,6 × 33,5715 ) = 0,4773 in

d=

Dipilih tebal jaket standar = ½ in

C.23 Rotary Dryer (RD–01) Fungsi

: Menguapkan H2O dari campuran produk gula kristal filter

Jenis

: Steam Tube Rotary Dryer

Beban panas

= 40954724,7782 kJ/jam = 38.817.436,7128 btu/jam

Jumlah steam yang dibutuhkan

= 17373,8683 kg/jam

Jumlah campuran umpan

= 982,8548 kg/jam

Densitas campuran umpan

= 1,4002 kg/liter

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 39,6502 kg/ft3 Volume campuran umpan

982,8548 kg/jam 1,4002 kg/liter

=

= 701,9216 liter = 24,7881 ft3 Perhitungan volume rotary dryer, Faktor kelonggaran

= 8%

(Schweitzer,1979)

Volume rotary dryer

= 701,9216 liter × 1,08 = 758,0753 liter = 26,7712 ft3

Perhitungan luas permukaan rotary dryer, = 150 0C

Temperatur superheated steam

= 302 0F

Temperatur umpan masuk rotary dryer = 15 0C

= 59 0F

Temperatur umpan keluar rotary dryer = 100 0C

= 212 0F

= 110 btu/jam.0F.ft2

Ud

LMTD =

(Perry dan Green,1999)

(302 − 212) − (302 − 59)  302 − 212  ln   302 − 59 

= 154,0395 0F Luas permukaan rotary dryer, A =

Q Ud × LMTD

=

38.817.438,7128 110 × 154,0395

= 2290,8787 ft2 Perhitungan waktu tinggal (retention time), θ θ

=

0,075 × V × ρs S

(Schweitzer,1979)

Dimana : V = Volume rotary dryer ρs = Densitas campuran umpan S = Laju massa campuran umpan Maka, θ

=

0,075 × 24,7881 × 38,2271 982,8548

= 0,0723 jam Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 5 menit Dari tabel 12–22 untuk kondisi operasi diperoleh :

(Perry dan Green,1999)

Diameter rotary dryer = 0,965 m Panjang rotary dryer = 4,572 m Putaran rotary dryer = 6 r/min Daya motor

= 2,2 hp

Tube steam OD

= 114 mm

Jumlah tube steam

= 14

C. 24 Filter Press (FP) Fungsi

: memisahkan komponen padat dari campuran hasil reaksi

Jenis

: silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Material

: carbon steel SA-283 grade C

Jumlah

: 1 unit

L.C-9 Komposisi bahan yang masuk ke Filter Press komponen pati protein Glukosa air lemak HCl abu Serat HMF densitas larutan

kg/jam 21,3030 156,0606 1148,2333 1087,047 75,7576 168,1818 25,7576 33,3333 11,5983 2727,2725

x 0,0078 0,0572 0,4210 0,3986 0,0278 0,0617 0,0094 0,0122 0,004253 1

kg/m3 1500 1130 1547 988,07 882.755 627,7807 1537 710 1290

kg/m3 1,7167 64,6611 651,3163 393,8288 24,5210 38,7131 14,5161 8,6778 5,4860 1213,4369

Densitas campuran, ρ = 1213,4369 kg/m3 Tangki filter dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi. Direncanakan volume bahan penyaring =1/3 volume tangki

Ukuran Tangki Filter Volume air, Va =

2727,2725 kg/jam × 0,25 jam = 0,5619 m3 3 1213,4369 kg/m

Faktor keamanan 5 %, volume tangki = 1,05 x 0,5619 = 0,5900 m3 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Volume total = 4/3 x 0,5900 m3 = 0,7867 m3 -

Volume silinder tangki (Vs) =

π.Di 2 Hs 4

Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 3 : 1 Vs =

3π .Di 2 = 2,355 Di 3 4

0,7867 m3 = 2,355 Di3 Di = 0,7007 m ;

H = 2,1022 m

Tinggi penyaring = ¼ x 2,1022 m = 0,5256 m Tinggi air = ¾ x 2,1022 m = 1,5766 m Perbandingan tinggi tutup tangki dengan diameter dalam adalah 1 : 4 Tinggi tutup tangki = ¼ (0,7007) = 0,1752 m Tekanan hidrostatis, P = ρx g x l = 1213,4369 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,5766 m = 18.748,4252 Pa = 18,7484 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 18,7484 kPa + 101,325 kPa = 120,0734 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (120,0734 kPa) = 126,0771 kPa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = 12,650 psia = 87218,714 kPa

(Brownell,1959) (Brownell,1959)

Tebal shell tangki :

PD SE − 0,6P (126,0771 kPa) (0,7007 m) = (87.218,714 kPa)(0,8) − 0,6(126,0771 kPa) = 0,0013 m = 0,0512 in

t=

Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0512 in + 1/8 in = 0,1762 in

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

C.25 Pompa Tangki HCl (P-01) Fungsi

: memompa larutan HCl dari tangki HCl ke reaktor

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 300C Tekanan

Laju alir, F

: 1 atm

= 454,5454 kg/jam (0,2784 lb/s)

L.C-10 Komposisi bahan di Pompa Tangki HCl komponen

kg/jam

air HCl densitas larutan

286,3636 168,1818 454,5454

x 0,6300 0,3700 1,0000

kg/m3

kg/m3

988,0700 627,7807

622,4841 232,89 854,7630

Densitas campuran, ρ = 854,7630 kg/m3 Viskositas campuran μc (pada 80oC) Viskositas larutan ( 5% HCl+ H2O) μ = 1,8 cP = 0,0012 lbm/ft sec Laju alir volumetrik, Q=

F 454,5454kg / jam = = 0,0001 m3 / s = 0,0052 ft 3 / s ρ 854,7630kg / m3

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0001m3/s)0,45x (1209,6432 kg/m3)0,13 = 0,0165 m = 0,6493 in Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 0,75 in

Schedule number

: 80

Diameter dalam (ID)

: 0,7420 in = 0,0618 ft = 0,0188 m

Diameter luar (OD)

: 0,1050 in = 0,0088 ft

Inside sectional area

: 0,003 ft2

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

v=

Q 0,0052 ft 3 /s = = 1,7389 ft/s A 0,0030 ft 2

Sehingga : Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (53,3614lbm / ft 3 ) × (1,7389 ft / s ) × (0,0618 ft ) = μ 0,0012 lbm/ft.s

= 4.743,1944 Untuk komersial steel, e = 0,000046

e 0,00046 = = 0,0024 D 0,0188 Sehingga f = 0,0100

(geankoplis ,2003)

Friction loss :   A2   v 2 1,73892   : hc = 0,5 1 −   = 0,5(1 − 0)   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0470 ft.lbf/lbm 2 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1,73892 v2 =2 (0,75) = 0,0705 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1,73892 v2 = 1 (2) = 0,0940 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

: hf = n Kf.

Pipa lurus 40 ft

∆l.v 2 (40).1,73892 : Ff = 4f = 4(0,0100) D.2g c (0,0618).2 × 32,174 = 1,2159 ft.lbf/lbm

1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,7389 2 1   = 2 1 −   = 2(1 − 0)   A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,0940 ft.lbf/lbm

1,73892 v2 : hf = = n Kf. =1 (1) = 0,0470 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 Tee Total Friction loss :

ΣF = 1,5683 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Diman v1= v2 P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 50 ft maka : 0 +

32,174 (50) + 0 + 1,5683 + Ws = 0 32,174

Ws = - 51,5683 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 51,5683 = - 0.8 x Wp Wp = 64,4604 lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 0,2784 lbm/s x 64,4604 lbf/lbm P = 17,9434 ft.lbf/s = 0,0326 hp

C.26 Pompa Reaktor Hidrolisa (P-02) Fungsi

: memompa larutan dari reaktor ke cooler 01

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 800C Tekanan

: 1 atm

Data : Laju alir, F

= 2727,2725 kg/jam = 1,6702 lb/s

L.C-11 Komposisi bahan di Pompa Reaktor Hidrolisa komponen pati protein abu air lemak serat glukosa

kg/jam 21,3030 156,0606 25,7576 1087,0470 75,7576 33,3333 1159,8316

x 0,0078 0,0572 0,0094 0,3986 0,0278 0,0122 0,4253

kg/m3 1500 1130 1547 988,0700 882,7550 720,0000 1535,0000

kg/m3 11,7167 64,6611 14,6106 393,8288 24,5210 8,8000 652,7919

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

HCl densitas larutan

168,1818 2727,2725

0,0617 1,0000

627,7807

38,7131 1209,6432

Densitas campuran, ρ = 1209,6432 kg/m3 = 75,5160 lbm/ft3 Viskositas campuran μc (pada 80oC) Viskositas larutan 5% HCl dalam air, μ = 1,1 cP Viskositas slurry pada 80oC didekati melalui persamaan berikut ln

µc 2,5Qs = µ 1 − CQs

(Perry, 1984)

C = koefisien (1-1,5) dan diambil C = 1 Qs=

volumesolid volumecampuran

(21,3030 / 1500) + (156,0606 / 1130) + (25,7575 / 1547) + (75,7575 / 882,7550) + (33,333 / 720) 2727,2725 / 1209,6432 = 0,1335

=

ln

µc 1,1

=

2,5 x0,1335 = 0,3853 atau μc = 1,6166 cP = 0,0011 lbm/ft sec 1 − 1x0,1335

Laju alir volumetrik, Q=

F 2727,2725kg / jam = = 0,0006 m3 / s = 0,221 ft 3 / s 3 ρ 1209,6432kg / m

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0006m3/s)0,45x (1209,6432 kg/m3)0,13 = 0,031 m = 1,3013 in Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1,25 in

Schedule number

: 80

Diameter dalam (ID)

: 1,5000 in = 0,1250 ft = 0,0381 m

Diameter luar (OD)

: 1,9000 in = 0,1583 ft

Inside sectional area

: 0,0123 ft2

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

v=

Q 0,0221ft 3 /s = = 1,8055 ft/s A 0,0123 ft 2

Sehingga : Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (75,5160lbm / ft 3 ) × (1,0221 ft / s ) × (0,1250 ft ) = μ 0,0011 lbm/ft.s

= 15.687,8937 Untuk komersial steel, e = 0,000046

e 0,00046 = = 0,0012 D 0,0381 Sehingga f = 0,0073

(geankoplis ,2003)

Friction loss :   A2   v 2 1,80552     : hc = 0,5 1 −   = 0,5(1 − 0)   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0253 ft.lbf/lbm 3 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1,80552 v2 =3 (0,75) = 0,1140 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

1,80552 v2 : hf = n Kf. = 1 (2) = 0,1013 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Pipa lurus 50 ft

∆l.v 2 (50).1,80552 : Ff = 4f = 4(0,0073) D.2g c (0,1250).2 × 32,174 = 0,5917 ft.lbf/lbm

1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,80552 1     = 2 1−   = 2(1 − 0)   A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,1013 ft.lbf/lbm

1 Tee

1,80552 v2 : hf = = n Kf. =1 (1) = 0,0507 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Total Friction loss : ΣF = 0,9843 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 40 ft maka : 0 +

32,174 (40) + 0 + 0,9843 + Ws = 0 32,174

Ws = - 40,9843 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp -

-40,9843 = - 0.8 x Wp Wp = 51,2303 lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp = 1,6702 lbm/s x 51,2303 lbf/lbm P = 85,5637 ft.lbf/s = 0,1556 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ¼ hp

C.27 Pompa Cooler 01 (P-03) Fungsi

: memompa larutan dari cooler 01 ke Filter Press

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 600C Tekanan

: 1 atm

Data : Laju alir, F

= 2727,2725 kg/jam =1,6702 lbm/sec

Densitas campuran, ρ = 1209,6432 kg/m3 = 75,5160 lbm/ft3 L.C-12 Komposisi bahan di Pompa Cooler 01 komponen pati protein abu

kg/jam 21,3030 156,0606 25,576

x 0,0078 0,0572 0,0094

kg/m3 1500 1130 1547

kg/m3 11,7167 64,6611 14,6106

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

air lemak serat glukosa HCl densitas larutan

1087,0470 75,7576 33,3333 1159,8316 168.,1818 2727,2725

0,3986 0,0278 0,0122 0,4253 0,06167 1,0000

988,0700 882,7550 720,0000 1535,0000 627,7807

393,8288 24,5210 8,8000 652,7919 38,7131 1209,6432

Viskositas campuran μc (pada 60oC) Viskositas larutan 5% HCl dalam air, μ = 1,3 cP Viskositas slurry pada 60oC didekati melalui persamaan berikut ln

µc 2,5Qs = µ 1 − CQs

(Perry, 1984)

C = koefisien (1-1,5) dan diambil C = 1 Qs= =

volumesolid volumecampuran

(21,3030 / 1500) + (156,0606 / 1130) + (25,7575 / 1547) + (75,7575 / 882,7550) + (33,333 / 720) 2727,2725 / 1209,6432

= 0,1335 ln

µc 1,3

=

2,5 x0,1335 = 0,3852 atau μc = 1,9105 cP = 0,0013 lbm/ft sec 1 − 1x0,1335

Laju alir volumetrik, Q=

F 2727,2725kg / jam = = 0,0006 m3 / s = 0,221 ft 3 / s 3 ρ 1209,6432kg / m

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0006m3/s)0,45x (1209,6432 kg/m3)0,13 = 0,031 m = 1,3013 in Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1,25 in

Schedule number

: 80

Diameter dalam (ID)

: 1,5000 in = 0,1250 ft = 0,0381 m

Diameter luar (OD)

: 1,9000 in = 0,1583 ft

Inside sectional area

: 0,0123 ft2

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : v=

Q 0,0221ft 3 /s = = 1,8055 ft/s A 0,0123 ft 2

Sehingga : Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (75,5160lbm / ft 3 ) × (1,7981 ft / s ) × (0,1250 ft ) = μ 0,0013 lbm/ft.s

= 13.220,5995 Untuk komersial steel, e = 0,000046

e 0,00046 = = 0,0012 D 0,0381 Sehingga f = 0,0083

(geankoplis ,2003)

Friction loss :   A   v2 1,79812 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0502 ft.lbf/lbm 3 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1 check valve

: hf = n Kf.

Pipa lurus 30 ft

: Ff = 4f

1,79812 v2 =5 (0,75) = 0,1884 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1,79812 v2 = 1 (2) = 0,1005 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

∆l.v 2 (30).1,79812 = 4(0,0071) D.2g c (0,1250).2 × 32,174

= 0,4004 ft.lbf/lbm 1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,79812 1   = 2(1 − 0) = 2 1 −     A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,1005 ft.lbf/lbm

1 Tee

1,79812 v2 : hf = = n Kf. =1 (1) = 0,0502 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Total Friction loss : ΣF = 0,89031 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 30 ft maka : 0 +

32,174 (30) + 0 + 0,8903 + Ws = 0 32,174

Ws = - 30,8903 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp -

-30,8903 = - 0.8 x Wp Wp = 38,6128 lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp = 1,6702 lbm/s x 38,6128 lbf/lbm P = 64,4903 ft.lbf/s = 0,1173 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp

C.28 Pompa Cfilter Press (P-04) Fungsi

: memompa larutan dari Filter Press ke Rotary Filter

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 600C Tekanan

: 1 atm

Data : Laju alir, F

= 2430,9072 kg/jam = 1,3437 lb/s

L.C-13 Komposisi bahan di Pompa Filter Press komponen pati protein abu

kg/jam 0,1065 0,7803 25,7576

x 0,00004 0,0003 0,0106

kg/m3 1500 1130 1547

kg/m3 0,0657 0,3627 16,3918

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

air lemak glukosa Hmf HCl densitas larutan

1081,6117 0,3788 1142,4922 11,5983 168,1818 2430,9072

0,4449 0,0002 0,46998594 0,00477118 0,06918479 1,0000

988,0700 882,7550 1535,0000 1285,0000 627,7807

439,6334 0,1376 721,4284 6,1310 43,4329 1227,5835

Densitas campuran, ρ = 1227,5835 kg/m3 = 76,6359 lbm/ft.sec Viskositas campuran μc (pada 60oC) Viskositas larutan 5% HCl dalam air, μ = 1,3 cP Viskositas slurry pada 60oC didekati melalui persamaan berikut ln

µc 2,5Qs = µ 1 − CQs

(Perry, 1984)

C = koefisien (1-1,5) dan diambil C = 1 Qs=

= ln

volumesolid volumecampuran

(0,1065 / 1500) + (0,7803 / 1130) + (25,7575 / 1547) + (0,3788 / 882,7550) = 0,0227 2430,9072 / 1227,5835

µc 1,3

=

2,5 x0,0090 = 0,227 atau μc = 1,330 cP = 0,0009 lbm/ft.sec 1 − 1x0,0090

Laju alir volumetrik, Q=

F 2430,9072kg / jam = = 0,0006 m3 / s = 0,00194 ft 3 / s ρ 1227,5835kg / m3

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0006m3/s)0,45x (1227,5835 kg/m3)0,13 = 0,0312 m = 1,2298 in Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1,25 in

Schedule number

: 80

Diameter dalam (ID)

: 1,2780 in = 0,1065 ft = 0,0325 m

Diameter luar (OD)

: 1,6600 in = 0,1383 ft

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

: 0,0104 ft2

Inside sectional area

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : Q 0,0194 ft 3 /s = 1,8678 ft/s v= = A 0,0104 ft 2 Sehingga : Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (76,6359lbm / ft 3 ) × (1,8678 ft / s ) × (0,1065 ft ) = μ 0,0009 lbm/ft.s

= 17.056,8081 Untuk komersial steel, e = 0,000046

e 0,00046 = = 0,0014 D 0,0325 Sehingga f = 0,0081

(geankoplis ,2003)

Friction loss :   A   v2 1,86782 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,02542 ft.lbf/lbm 3 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1 check valve

: hf = n Kf.

Pipa lurus 20 ft

: Ff = 4f

1,86782 v2 =3 (0,75) = 0,1220 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1,86782 v2 = 1 (2) = 0,1084 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

∆l.v 2 (20).1,86782 = 4(0,0081) D.2g c (0,1065).2 × 32,174

= 0,3299 ft.lbf/lbm 1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,86782 = 2 1 −  1   = 2(1 − 0)   A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,1084 ft.lbf/lbm

1 Tee

: hf = = n Kf.

1,86782 v2 =1 (1) = 0,0542 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Total Friction loss : ΣF = 0,7772 ft.lbf/lbm Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 40 ft maka : 0 +

32,174 (40) + 0 + 0,7772 + Ws = 0 32,174

Ws = - 40,7772 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp -

40,7772 = - 0.8 x Wp Wp = 50,9715 lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp = 1,4887 lbm/s x 50,9715 lbf/lbm P = 75,8804 ft.lbf/s = 0,1380 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp

C.29 Pompa Rotary Filter 1 (P-05) Fungsi

: memompa larutan dari Rotary Filter 01 ke heater 01

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 600C Tekanan

: 1 atm

Data : Laju alir, F

= 2405,1496 kg/jam = 1,4729 lb/s

L.C-14 Komposisi bahan di Pompa Rotary Filter 1 komponen pati protein

kg/jam 0,1065 0,7803

x 0,00004 0,0003

kg/m3 1500 1130

kg/m3 0,0664 0,3666

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

air lemak glukosa Hmf HCl densitas larutan

1081,6117 0,3788 1142,4922 11,5983 168,1818 2405,1496

0,4497 0,0002 0,475019184 0,004822278 0,069925713 1,0000

988,0700 882,7550 1535,0000 1285,0000 627,7807

444,3416 0,1390 729,1544 6,1966 43,8980 1224,1628

Densitas campuran, ρ = 1224,1628 kg/m3 = 76,4224 lbm/ft.sec Viskositas campuran μc (pada 60oC) Viskositas larutan 5% HCl dalam air, μ = 1,3 cP Viskositas slurry pada 80oC didekati melalui persamaan berikut ln

µc 2,5Qs = µ 1 − CQs

(Perry, 1984)

C = koefisien (1-1,5) dan diambil C = 1 Qs=

(0,1065 / 1500) + (0,7803 / 1130) + (0,3788 / 882,7550) volumesolid = 2405,1496 / 1224,1628 volumecampuran

=0,0006 ln

µc 1,3

=

2,5 x0,0006 = 0,0015 atau μc = 1,3019 cP = 0,0009 lbm/ft.sec 1 − 1x0,0006

Laju alir volumetrik, Q=

F 24305,1496kg / jam = = 0,0005 m3 / s = 0,00193t 3 / s ρ 1224,1628kg / m3

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0005m3/s)0,45x (1224,1628 kg/m3)0,13 = 0,0311 m = 1,2250 in Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1,25 in

Schedule number

: 80

Diameter dalam (ID)

: 1,2780 in = 0,1065 ft = 0,0325 m

Diameter luar (OD)

: 1,6600 in = 0,1383 ft

Inside sectional area

: 0,0104 ft2

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : v=

Q 0,0193 ft 3 /s = = 1,8532 ft/s A 0,0104 ft 2

Sehingga : Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (76,4224lbm / ft 3 ) × (1,8532 ft / s ) × (0,1065 ft ) = μ 0,0009 lbm/ft.s

= 17.240,3267 Untuk komersial steel, e = 0,000046

e 0,00046 = = 0,0014 D 0,0325 Sehingga f = 0,0078

(geankoplis ,2003)

Friction loss :   A   v2 1,85322 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0534 ft.lbf/lbm 3 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1 check valve

: hf = n Kf.

Pipa lurus 20 ft

: Ff = 4f

1,85322 v2 =3 (0,75) = 0,1201 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1,85322 v2 = 1 (2) = 0,3127 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

∆l.v 2 (20).1,85322 = 4(0,0078) D.2g c (0,1065).2 × 32,174

= 0,3127 ft.lbf/lbm 1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,8532 2 1   = 2(1 − 0) = 2 1 −     A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,1067 ft.lbf/lbm

1 Tee

1,85322 v2 : hf = = n Kf. =1 (1) = 0,0534 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Total Friction loss : ΣF = 0,7530 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 40 ft maka : 0 +

32,174 (40) + 0 + 0,77530 + Ws = 0 32,174

Ws = - 40,7530 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp -

40,7772 = - 0.8 x Wp Wp = 50,9413 lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp = 1,4729 lbm/s x 50,9413 lbf/lbm P = 75,0319 ft.lbf/s = 0,1364 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp

C.30 Pompa Heater 01 (P-06) Fungsi

: memompa larutan dari heater 02 ke evaporator 01

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 800C Tekanan

: 1 atm

Data : Laju alir, F

= 2405,1490 kg/jam = 1,4729 lb/s

L.C-15 Komposisi bahan di Pompa Heater 01 komponen pati protein air

kg/jam 0,1065 0,7803 1081,6117

x

kg/m3 0,0000 0,0003 0,4497

kg/m3 1500 1130 988,0700

0,0664 0,3666 444,3416

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

lemak glukosa HMF HCl densitas larutan

0,3788 1142,4922 11,5983 168,1818 2405,1496

0,0002 0,4751 0,0048 0,0699 1,0000

882,7550 1535,0000 1285,0000 627,7807

0,1390 729,1544 6,1966 43,8980 1224,1628

Densitas campuran, ρ = 1224,1628 kg/m3 = 76,4224 lbm/ft.sec Viskositas campuran μc (pada 80oC) Viskositas larutan 5% HCl dalam air, μ = 1,1 cP Viskositas slurry pada 80oC didekati melalui persamaan berikut ln

µc 2,5Qs = µ 1 − CQs

(Perry, 1984)

C = koefisien (1-1,5) dan diambil C = 1 Qs=

(0,1065 / 1500) + (0,7803 / 1130) + (0,3788 / 882,7550) volumesolid = 2405,1496 / 1224,1628 volumecampuran

=0,0006 ln

µc 1,1

=

2,5 x0,0006 = 0,0015 atau μc = 0,9136 cP = 0,006 lbm/ft.sec 1 − 1x0,0006

Laju alir volumetrik, Q=

F 24305,1496kg / jam = = 0,0005 m3 / s = 0,00193t 3 / s 3 ρ 1224,1628kg / m

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0005m3/s)0,45x (1224,1628 kg/m3)0,13 = 0,0311 m = 1,2250 in Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1,25 in

Schedule number

: 80

Diameter dalam (ID)

: 1,2780 in = 0,1065 ft = 0,0325 m

Diameter luar (OD)

: 1,6600 in = 0,1383 ft

Inside sectional area

: 0,0104 ft2

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

v=

Q 0,0193 ft 3 /s = = 1,8532 ft/s A 0,0104 ft 2

Sehingga : Bilangan Reynold, N Re

ρ v D (76,4224lbm / ft 3 ) × (1,8532 ft / s ) × (0,1065 ft ) = = μ 0,0006 lbm/ft.s = 24.567,8429

Untuk komersial steel, e = 0,000046

e 0,00046 = = 0,0014 D 0,0325 Sehingga f = 0,0072

(Geankoplis ,2003)

Friction loss :   A2   v 2 1,85322     : hc = 0,5 1 −   = 0,5(1 − 0)   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0534 ft.lbf/lbm

1,85322 v2 =4 (0,75) = 0,1601 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

3 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1 check valve

1,85322 v2 : hf = n Kf. = 1 (2) = 0,1067 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Pipa lurus 20 ft

∆l.v 2 (20).1,85322 : Ff = 4f = 4(0,0078) D.2g c (0,1065).2 × 32,174 = 0,2887 ft.lbf/lbm

1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,8532 2 1     = 2 1−   = 2(1 − 0)   A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,1067 ft.lbf/lbm

1 Tee

1,85322 v2 : hf = = n Kf. =1 (1) = 0,0534 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Total Friction loss : ΣF = 0,7690 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli : Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 40 ft maka : 0 +

32,174 (40) + 0 + 0,7690 + Ws = 0 32,174

Ws = - 40,7690 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp -

40,7690 = - 0.8 x Wp Wp = 50,9613 lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp = 1,4729 lbm/s x 50,9413 lbf/lbm P = 75,0319 ft.lbf/s = 0,1365hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp

C.31 Pompa Evaporator 01 (P-07) Fungsi

: memompa larutan dari evaporator 01 ke cooler 02

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 103 0C Tekanan

: 1 atm

Data : Laju alir, F

= 1642,0814 kg/jam = 1,0056 lb/s

L.C-16 Komposisi bahan di Pompa Evaporator 01 komponen pati protein air lemak glukosa

kg/jam 0,1065 0,7803 486,7253 0,3788 1142,4922

x

kg/m3 0,0001 0,0005 0,2964 0,0002 0,6958

1500 1130 988,0700 882,7550 1535,0000

kg/m3 0,0973 0,5370 292,8714 0,2036 1067,9894

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

HMF densitas larutan

11,5983 1642,0814

0,0070 1,0000

1285,0000

9,0762 1370,7749

Densitas campuran, ρ = 1370,7749 kg/m3 = 85,5751 lbm/ft.sec Viskositas campuran μc (pada 103oC) Viskositas larutan H2O ,μ = 0,3 cP Viskositas slurry pada 80oC didekati melalui persamaan berikut ln

µc 2,5Qs = µ 1 − CQs

(Perry, 1984)

C = koefisien (1-1,5) dan diambil C = 1 Qs=

(0,1065 / 1500) + (0,7803 / 1130) + (0,3788 / 882,7550) volumesolid = 2405,1496 / 1224,1628 volumecampuran

=0,00010 ln

µc 0,3

=

2,5 x0,0001 = 0,0024 atau μc = 0,3007 cP = 0,0002 lbm/ft.sec 1 − 1x0,0001

Laju alir volumetrik, Q=

F 1642,0814kg / jam = = 0,0003 m3 / s = 0,001183 ft 3 / s 3 ρ 1370,7749kg / m

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0003m3/s)0,45x (1370,7749 kg/m3)0,13 = 0,9950 m = 0,0253 in

Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1 in

Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 1,0490 in = 0,0874 ft = 0,0266 m

Diameter luar (OD)

: 1,3150 in = 0,1096 ft

Inside sectional area

: 0,006 ft2

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

v=

Q 0,0118 ft 3 /s = = 1,9585 ft/s A 0,0060 ft 2

Sehingga : Bilangan Reynold, N Re

ρ v D (85,5751lbm / ft 3 ) × (1,9585 ft / s ) × (0,0874 ft ) = = μ 0,0002 lbm/ft.s = 72.505,1742

Untuk komersial steel, e = 0,000046

e 0,00046 = = 0,0017 D 0,0266 Sehingga f = 0,0069

(geankoplis ,2003)

Friction loss :   A   v2 1,95852 : hc = 0,5 1 −  2   = 0,5(1 − 0)   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0596ft.lbf/lbm

1,95852 v2 =3 (0,75) = 0,1341 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

3 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1 check valve

1,95852 v2 : hf = n Kf. = 1 (2) = 0,1192 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Pipa lurus 20 ft

: Ff = 4f

(30).1,95852 ∆l.v 2 = 4(0,0069) (0,0874).2 × 32,174 D.2g c

= 0,5646 ft.lbf/lbm 1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,95852 = 2 1 −  1   = 2(1 − 0)   A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,1192 ft.lbf/lbm

1 Tee

: hf = = n Kf.

1,95852 v2 =1 (1) = 0,0596 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Total Friction loss : ΣF = 1,0564 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Diman v1= v2 P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 50 ft maka : 0 +

32,174 (50) + 0 + 1,0564 + Ws = 0 32,174

Ws = - 51,0564 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp -

51,0564 = - 0.8 x Wp Wp = 63,8205 lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp = 1,0056 lbm/s x 63,8205 lbf/lbm P = 64,1784 ft.lbf/s = 0,1167 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp

C.32 Pompa Cooler 02 (P-08) Fungsi

: memompa larutan dari cooler 02 ke kolom adsorpsi

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 60 0C Tekanan

: 1 atm

Data : Laju alir, F

= 1642,0814 kg/jam =1,0056 lb/s

L.C-17 Komposisi bahan di Pompa Cooler 02 komponen pati protein air lemak glukosa HMF densitas larutan

kg/jam 0,1065 0,7803 486,7253 0,3788 1142,4922 11,5983 1642,0814

x 0.0001 0.0005 0.2964 0.0002 0,6958 0,0070 1,0000

kg/m3 1500 1130 988,0700 882,7550 1535,0000 1285,0000

kg/m3 0,0973 0,5370 292,8714 0,2036 1067,9894 9,0762 1370,7749

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Densitas campuran, ρ = 1370,7749 kg/m3 = 85,5751 lbm/ft.sec Viskositas campuran μc (pada 103oC) Viskositas larutan H2O ,μ = 0,3 cP Viskositas slurry pada 80oC didekati melalui persamaan berikut ln

µc 2,5Qs = µ 1 − CQs

(Perry, 1984)

C = koefisien (1-1,5) dan diambil C = 1 Qs=

(0,1065 / 1500) + (0,7803 / 1130) + (0,3788 / 882,7550) volumesolid = 2405,1496 / 1224,1628 volumecampuran

=0,00010 ln

µc 0,3

=

2,5 x0,0001 = 0,0024 atau μc = 0,3007 cP = 0.0002 lbm/ft.sec 1 − 1x0,0001

Laju alir volumetrik, Q=

F 1642,0814kg / jam = = 0,0003 m3 / s = 0,001183 ft 3 / s 3 ρ 1370,7749kg / m

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0003m3/s)0,45x (1370,7749 kg/m3)0,13 = 0,0253 m = 0,9950 m Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1 in

Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 1,0490 in = 0,0874 ft = 0,0266 m

Diameter luar (OD)

: 1,3150 in = 0,1096 ft

Inside sectional area

: 0,006 ft2

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : v=

Q 0,0118 ft 3 /s = = 1,9585 ft/s A 0,0060 ft 2

Sehingga : Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (85,5751lbm / ft 3 ) × (1,9585 ft / s ) × (0,0874 ft ) = μ 0,0003 lbm/ft.s

= 43491,5338 Untuk komersial steel, e = 0,000046

e 0,00046 = = 0,0017 D 0,0266 Sehingga f = 0,0075

(geankoplis ,2003)

Friction loss :   A   v2 1,95852 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0596ft.lbf/lbm 3 buah elbow 90 C

1,95852 v2 : hf = n Kf. =3 (0,75) = 0,1341 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

: hf = n Kf.

Pipa lurus 20 ft

: Ff = 4f

0

1,95852 v2 = 1 (2) = 0,1192 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

∆l.v 2 (30).1,95852 = 4(0,0075) D.2g c (0,0874).2 × 32,174

= 0,6137 ft.lbf/lbm 1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,95852 = 2 1 −  1   = 2(1 − 0)   A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,1192 ft.lbf/lbm

1 Tee

: hf = = n Kf.

1,95852 v2 =1 (1) = 0,0596 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Total Friction loss : ΣF = 1,1055 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 50 ft maka : 0 +

32,174 (50) + 0 + 1,1055 + Ws = 0 32,174

Ws = - 51,1055 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 51,1055 = - 0.8 x Wp Wp = 63,8205 lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 1,0056 lbm/s x 63,8819 lbf/lbm P = 64,2401ft.lbf/s = 0,1168 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp

C.33 Pompa Kolom Adsorpsi (P-09) Fungsi

: memompa larutan dari kolom adsorpsi ke evaporator 02

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 60 0C Tekanan

: 1 atm

Data : Laju alir, F

= 1630,4831 kg/jam = 0,9985 lb/s

L.C-18 Komposisi bahan di Pompa Kolom Adsorpsi komponen pati protein air lemak glukosa densitas larutan

kg/jam 0,1065 0,7803 486,7253 0,3788 1142,4922 1630,4831

x 0,0001 0,0005 0,2985 0,0002 0,7007 1,0000

kg/m3 1500 1130 988,0700 882,7550 1535,0000

kg/m3 0,0980 0,5408 294,9547 0,2051 1075,5864 1371,3850

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Densitas campuran, ρ = 1371,3850 kg/m3 = 85,6132 lbm/ft.sec Viskositas campuran μc (pada 60oC) Viskositas larutan H2O ,μ = 0,5 cP Viskositas slurry pada 60oC didekati melalui persamaan berikut ln

µc 2,5Qs = µ 1 − CQs

(Perry, 1984)

C = koefisien (1-1,5) dan diambil C = 1 Qs=

(0,1065 / 1500) + (0,7803 / 1130) + (0,3788 / 882,7550) volumesolid = 2405,1496 / 1224,1628 volumecampuran

=0,00010 ln

µc 0,5

=

2,5 x0,0001 = 0,0025 atau μc = 0,5000 cP = 0,0030 lbm/ft.sec 1 − 1x0,0001

Laju alir volumetrik, Q=

F 1630,4831kg / jam = = 0,0003 m3 / s = 0,0117 ft 3 / s ρ 1371,3850kg / m3

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0003m3/s)0,45x (1371,3850 kg/m3)0,13 = 0,0252 m = 0,9917 in Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1 in

Schedule number

: 40

Diameter dalam (ID)

: 1,0490 in = 0,0874 ft = 0,0266 m

Diameter luar (OD)

: 1,3150 in = 0,1096 ft

Inside sectional area

: 0,006 ft2

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : v=

Q 0,0117 ft 3 /s = = 1,9438 ft/s A 0,0060 ft 2

Sehingga :

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (85,6132lbm / ft 3 ) × (1,9438 ft / s ) × (0,0874 ft ) = μ 0,0003 lbm/ft.s

= 43296,6250

Untuk komersial steel, e = 0,000046

e 0,00046 = = 0,0017 D 0,0266 Sehingga f = 0,0079

(geankoplis ,2003)

Friction loss :   A   v2 1,94382 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0587 ft.lbf/lbm 1 buah elbow 90 C

1,94382 v2 : hf = n Kf. =1 (0,75) = 0,0440 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

: hf = n Kf.

Pipa lurus 20 ft

: Ff = 4f

0

1,94382 v2 = 1 (2) = 0,1174 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

∆l.v 2 (20).1,94382 = 4(0,0079) D.2g c (0,0874).2 × 32,174

= 0,4245 ft.lbf/lbm 1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,94382 = 2 1 −  1   = 2(1 − 0)   A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,1174 ft.lbf/lbm

1 Tee

: hf = = n Kf.

1,94382 v2 =1 (1) = 0,0587 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Total Friction loss : ΣF = 0,8209 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 50 ft maka : 0 +

32,174 (50) + 0 + 0,8209 + Ws = 0 32,174

Ws = - 50,8209 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 50,8209 = - 0.8 x Wp Wp = 63,5261 lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 0,9985 lbm/s x 63,5261 lbf/lbm P = 63,4311.lbf/s = 0,1153 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp

C.34 Pompa Evaporator 02 (P-10) Fungsi

: memompa larutan dari evaporatot 02 ke cooler 03

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 110 0C Tekanan

: 1 atm

Data : Laju alir, F

= 1250,8374 kg/jam = 0,7660 lb/s

L.C-19 Komposisi bahan di Pompa Evaporator 02 komponen pati protein air lemak glukosa densitas larutan

kg/jam 0,1065 0,7803 107,0796 0,3788 1142,4922 1250,8374

x 0,0001 0,0006 0,0856 0,0003 0,913381867 1,0000

kg/m3 1500 1130 988,0700 882,7550 1535,0000

kg/m3 0,1277 0,7049 84,5850 0,2673 1402,0412 1487,7262

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Densitas campuran, ρ = 1487,7262 kg/m3 = 92,8762 lbm/ft.sec Viskositas campuran μc (pada 110oC) Viskositas larutan H2O ,μ = 0,2 cP Viskositas slurry pada 110oC didekati melalui persamaan berikut

µc 2,5Qs = µ 1 − CQs

ln

(Perry, 1984)

C = koefisien (1-1,5) dan diambil C = 1 Qs=

(0,1065 / 1500) + (0,7803 / 1130) + (0,3788 / 882,7550) volumesolid = 1250,8374 / 1487,7262 volumecampuran

=0,0014 ln

µc 0,2

=

2,5 x0,0014 = 0,0035 atau μc = 0,2007 cP = 0,0001 lbm/ ft. sec 1 − 1x0,0014

Laju alir volumetrik, Q=

F 1250,8374kg / jam = = 0,0002 m3 / s = 0,0082 ft 3 / s 3 ρ 1487,7262kg / m

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0002 m3/s)0,45x (1487,7262 kg/m3)0,13 = 0,0218 m = 0,8576 in Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1 in

Schedule number

: 80

Diameter dalam (ID)

: 0,9570 in = 0,0798 ft = 0,0266 m

Diameter luar (OD)

: 1,3150 in = 0,1096 ft

Inside sectional area

: 0,0049 ft2

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : v=

Q 0,0082 ft 3 /s = = 1,6832 ft/s A 0,0049 ft 2

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Sehingga : Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (92,8762lbm / ft 3 ) × (1,6832 ft / s ) × (0,0798 ft ) = μ 0,0001 lbm/ft.s

= 92.438,4920 Untuk komersial steel, e = 0,000046

e 0,00046 = = 0,0019 D 0,0243 Sehingga f = 0,0059

(geankoplis ,2003)

Friction loss :   A   v2 1,68322 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0440 ft.lbf/lbm 1 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1,68322 v2 =1 (0,75) = 0,0330 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

: hf = n Kf.

1,68322 v2 = 1 (2) = 0,0881 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Pipa lurus 30 ft

: Ff = 4f

∆l.v 2 (30).1,68322 = 4(0,0059) D.2g c (0,0789).2 × 32,174

= 0,3909 ft.lbf/lbm 1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,68322 = 2 1 −  1   = 2(1 − 0)   A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,0881 ft.lbf/lbm

1,68322 v2 : hf = = n Kf. =1 (1) = 0,0440 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 Tee Total Friction loss :

ΣF = 0,6881 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Diman v1= v2 P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 60 ft maka : 0 +

32,174 (60) + 0 + 0,6881 + Ws = 0 32,174

Ws = - 60,6881 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 60,6881 = - 0.8 x Wp Wp = 75,8601 lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 0,7660 lbm/s x 75,8601 lbf/lbm P = 58,1096.lbf/s = 0,1057 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp

C.35 Pompa Cooler 03 (P-11) Fungsi

: memompa larutan dari cooler 03 ke kristalizer

Jenis

: pompa sentrifugal

Kondisi operasi

: Temperatur : 60 0C Tekanan

: 1 atm

Data : Laju alir, F

= 1250,8374 kg/jam = 0,7660 lb/s

L.C-20 Komposisi bahan di Pompa Cooler 03 kg/jam pati protein air lemak glukosa densitas larutan

0,1065 0,7803 107,0796 0,3788 1142,4922 1250.,374

x kg/m3 kg/m3 0,0001 1500 0,1277 0,0006 1130 0,7049 0,0856 988,0700 84,5850 0,0003 882,7550 0,2673 0,913381867 1535,0000 1402,0412 1,0000

1487,7262

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Densitas campuran, ρ = 1487,7262 kg/m3 = 92,8762 lbm/ft.sec Viskositas campuran μc (pada 110oC) Viskositas larutan H2O ,μ = 0,4 cP Viskositas slurry pada 110oC didekati melalui persamaan berikut

µc 2,5Qs = µ 1 − CQs

ln

(Perry, 1984)

C = koefisien (1-1,5) dan diambil C = 1 Qs=

(0,1065 / 1500) + (0,7803 / 1130) + (0,3788 / 882,7550) volumesolid = 1250,8374 / 1487,7262 volumecampuran

=0,0014 ln

µc 0,4

=

2,5 x0,0014 = 0,0014 atau μc = 0,4014 cP = 0,0003 lbm/ ft. sec 1 − 1x0,0014

Laju alir volumetrik, Q=

F 1250,8374kg / jam = = 0,0002 m3 / s = 0,0082 ft 3 / s 3 ρ 1487,7262kg / m

Desain pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmehaus, 2004)

= 0.363 x (0,0002 m3/s)0,45x (1487,7262 kg/m3)0,13 = 0,0218 m = 0,8576 in Dari Tabel A.5-1 Genkoplis (2003), dipilih pipa dengan spesifikasi : Ukuran nominal

: 1 in

Schedule number

: 80

Diameter dalam (ID)

: 0,9570 in = 0,0798 ft = 0,0266 m

Diameter luar (OD)

: 1,3150 in = 0,1096 ft

Inside sectional area

: 0,0049 ft2

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : Q 0,0082 ft 3 /s = 1,6832 ft/s v= = A 0,0049 ft 2

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Sehingga : Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (92,8762lbm / ft 3 ) × (1,6832 ft / s ) × (0,0798 ft ) = μ 0,0003 lbm/ft.s

= 46.219,2460 Untuk komersial steel, e = 0,000046

e 0,00046 = = 0,0019 D 0,0243 Sehingga f = 0,0065

(geankoplis ,2003)

Friction loss :   A   v2 1,68322 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0440 ft.lbf/lbm 1 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1,68322 v2 =1 (0,75) = 0,0330 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

: hf = n Kf.

1,68322 v2 = 1 (2) = 0,0881 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Pipa lurus 30 ft

: Ff = 4f

∆l.v 2 (30).1,68322 = 4(0,0069) D.2g c (0,0789).2 × 32,174

= 0,4306 ft.lbf/lbm 1 sharp edge exit

: hex

  A 2  v 2 1,68322 = 2 1 −  1   = 2(1 − 0)   A2   2αg c 2 × 1 × 32,174   = 0,0881 ft.lbf/lbm

1 Tee

: hf = = n Kf.

1,68322 v2 =1 (1) = 0,0440 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Total Friction loss : ΣF = 0,7278 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Diman v1= v2 P1 = 14,696 psia P2 = 14,696 psia ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 50 ft maka : 0 +

32,174 (50) + 0 + 0,7278 + Ws = 0 32,174

Ws = - 50,7278 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 50,7278 = - 0.8 x Wp Wp = 63,4098 lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 0,7660 lbm/s x 63,4098 lbf/lbm P = 48,5726 lbf/s = 0,0883 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor ½ hp

C.36 Gudang Karbon Aktif Fungsi

: Menyimpan karbon aktif sebelum diproses

Bentuk bangunan : Gedung berbentuk persegi-panjang ditutup atap Bahan konstruksi : Dinding : batu-bata

Jumlah

Lantai

: aspal

Atap

: asbes

: 1 unit

Kondisi ruangan : Temperatur : 25°C Tekanan Kebutuhan

: 1 atm

: 1 minggu

Perhitungan Desain Bangunan : Kebutuhan karbon

= 221,9025 kg/jam

Kebutuhan karbon total

= (221,9025 kg/jam)(24 jam)(7 hari)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 37279,6200 kg Densitas karbon

= 1.850 kg/m3

Volume karbon

=

37.279,62 = 20,1511 m3 1.850

Volume karbon yang diambil adalah 21 m3 Faktor kelonggaran

= 100%

Volume karbon total

= (1 + 100%) (21 m3) = 22,1 m3

Bangunan diperkirakan dibangun dengan panjang 8 m, dengan tinggi gudang 4 m, sehingga : V =pxlxt 22,1 m3 = (6 m). l .(3 m) l = 1,5 m

Jadi ukuran bangunan gedung yang digunakan adalah : Panjang

=6m

Lebar

=3m

Tinggi

= 1,5 m

C.37. Bucket Elevator 02 Fungsi

: Mengangkut karbon dari gudang penyimpanan ke tangki karbon aktif

Jenis

: Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Elevator

Bahan

: Malleable-iron

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : - Temperatur (T)

: 30 0C

- Tekanan (P)

: 1 atm (14,699 psi)

Laju bahan yang diangkut = 221,9025 kg/jam Faktor kelonggaran, fk

= 12 %

(Perry, 1999)

Kapasitas = 1,12 x 221,9025 kg/jam = 248,5308 kg/jam Untuk bucket elevator kapasitas < 14 ton/jam, spesifikasi :

(Perry, 1999)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

- Ukuran bucket

= (6 x 4 x 4¼) in

- Jarak antar bucket

= 12 in = 0,305 m

- Kecepatan bucket

= 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s

- Kecepatan putaran

= 43 rpm

- Lebar belt

= 7 in = 0,1778 m =17,78 cm

Perhitungan daya yang dibutuhkan (P): P = 0,07 m 0,63 ΔZ Dimana: P m

(Timmerhaus, 2004)

= daya (kW) = laju alir massa (kg/s)

∆Z = tinggi elevator (m) m = 248,5308 kg/jam = 0,0690 kg/s ∆Z = 7,5 m Maka : P = 0,07 x (0,0690)0,63 x 7,5 = 0,0974 hp

C.38 Separator Siklon (SS-01) Fungsi

: Untuk memisahkan lemak (germ) dari campurannya.

Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur

= 60°C

Tekanan

= 1 atm

Laju alir

= 2527,4825 kg/jam

Densitas (ρ) slurry

= 1213,4369

Laju alir volumetrik

=

2527,4825kg / jam 1.213,4369 kg / m3

= 2,0829 m3/jam = 124,9747.10-3- liter/menit Diameter partikel

= 200 µm

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Effisiensi, η

= 80%

Dari grafik 10.22 R.K. Sinnott, diperoleh d50 = 150 Densitas (ρ) lemak (germ)

= 385 kg/m3

∆ρ = 1.213,4369 kg/m3 – 385 kg/m3 = 828,4369 kg/m3 = 0,88284 gr/cm3 Dari grafik10.23 R.K. Sinnott, diperoleh Dc = 13 cm Dc/5

= 2,6 cm

Dc/7

= 1,86 cm

Dc/3

= 4,33 cm

Dc/2

= 6,5 cm

Dc/10

= 1,3 cm Dc/5

Dc/7

Dc/3 Dc/2

Dc/10

Gambar LC.1 Separator Siklon

C.39 Tangki Lemak (T-3) Fungsi

: Untuk menyimpan lemak (Germ)

Bentuk

: Silinder vertikal dengan dasar dan tutup datar

Bahan konstruksi : Baja karbon SA-283 grade C Jenis sambungan : Double welded butt joints Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur

= 30°C

Tekanan

= 1 atm

Kebutuhan perancangan = 7 hari Faktor kelonggaran

= 20 %

Laju alir

= 96,5753 kg/jam

Densitas (ρ)

= 822,755 kg/m3

Vcamp =

(Lyman, 1982)

96,5753 kg / jam = 0,1174m3/jam 3 822,755 kg / m

Perhitungan: d. Volume bahan, Vl = 0,1174 m3/jam . 7 hari .24 jam = 19,7199 m3 Volume tangki, Vt = (1 + 0,2) x 19,7199 m3 = 23,6638 m3 e. Diameter dan tinggi shell Volume shell tangki (Vs);: Vs = 14 πDi 2 H

Direncanakan perbandingan diameter dengan silinder tangki; D:H = 4 : 5 Vs = 165 πDi 3

Volume tutup tangki (Ve) Ve =

π 24

Di 3

(Brownell, 1959)

Volume tangki (V) V = Vs + Ve

V=

17 48

πDi3

23,6638 m3 =

17 48

πDi3

Di = 2,7710 m Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

H = 3,4638 m f. Tebal shell tangki

t=

PD 2SE − 1,2P

(Brownell,1959)

di mana: t = tebal shell

P = tekanan desain

D = diameter dalam tangki

S = allowable stress

E = joint efficiency Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa P = F/A = (96,5753 kg/jam )(7 hari) (24 jam)(9,8 m/s2) / [π/4 (3,1527)2 m2] = 21268,4564 N/m2 = 21,268 kPa Poperasi = 101,3250 kPa Pdesign

=

101,3250 kPa + 21,2684 kPa = 132,5934

Faktor keamanan = 20 % Maka, Pdesign

= (1,2) (132,5934 kPa) = 159,1121 kPa

Joint efficiency

= 0,8

(Brownell, 1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa

(Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (159,1121 kPa) (2,7710 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(159,1121 kPa) = 0,003164 m = 0,1247 in

t=

Faktor korosi = 1/8 in Maka tebal shell yang dibutuhkan

= 0,1247 in + 1/8 in = 0,2497 in

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT UTILITAS

1. Screening (SC) Fungsi

: menyaring partikel-partikel padat yang besar

Jenis

: bar screen

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : stainless steel Kondisi operasi: - Temperatur

= 25°C

- Densitas air (ρ)

= 995,68 kg/m3

(Geankoplis, 1997)

- Laju alir massa (F) = 56.637,5702 kg/jam - Laju alir volume (Q) =

56.637,5702kg / jam × 1 jam / 3600s = 0,0158 m3/s 3 995,68 kg / m

Dari tabel 5.1 Physical Chemical Treatment of Water and Wastewater Ukuran bar: Lebar bar = 5 mm; Tebal bar = 20 mm; Bar clear spacing = 20 mm; Slope = 30° Direncanakan ukuran screening: Panjang screen

= 2m

Lebar screen

= 2m

Misalkan, jumlah bar = x Maka,

20x + 20 (x + 1) = 2000 40x = 1980 x = 49,5 ≈ 50 buah

Luas bukaan (A2) = 20(50 + 1) (2000) = 2.040.000 mm2 = 2,04 m2 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Untuk pemurnian air sungai menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,6 dan 30% screen tersumbat. Head loss (∆h) =

Q2 (0,0158) 2 = 2 2 2 (9,8) (0,6) 2 (2,04) 2 2 g Cd A 2

=8,5025.10-6 m dari air = 0,0085 mm dari air

2000

2000

20

Gambar LD-1: Sketsa sebagian bar screen , satuan mm (dilihat dari atas)

2. Pompa Utilitas (PU-01) Fungsi

: memompa air dari sungai ke bak pengendapan

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : commercial steel

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 25°C

-

Densitas air (ρ) = 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997)

-

Viskositas air (µ) = 0,8360 cP = 2,0225 lbm/ft⋅jam (Geankoplis, 1997)

-

Laju alir massa (F)

= 56.637,5702 kg/jam = 26,2485 lbm/detik

Debit air/laju alir volumetrik, Q =

F 26,2485 lb m /s = ρ 62,19586 lb m /ft 3

= 0,4223 ft3/s = 0,0120 m3/s Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Diameter optimum, Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Peters et.al., 2004)

= 0,363 × (0,4223)0,45× (62,1586)0,13 = 0,1150 m = 4,5263 in Ukuran spesifikasi pipa :

(Geankoplis, 1997)

- Ukuran pipa nominal

= 5 in

- Schedule pipa

= 80

- Diameter dalam (ID)

= 4,81130 in = 0,4011 ft

- Diameter luar (OD)

= 5,5630 in = 0,4636 ft

- Luas penampang dalam (At) = 0,1263 ft2 - Bahan konstruksi

= commercial steel

Kecepatan linier, v =

Q 0,4223 ft 3 /s = = 3,3435 ft/s At 0,1263 ft 2

Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (62,1586 )(3,3435)(0,4011) = = 148.380 μ 2,0225

Karena NRe >4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan pipa 5 in Sc.80, diperoleh : ε

D

= 0,0004

Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 148.380 dan ε

D

= 0,0004,

diperoleh : f = 0,0045 Friction loss : 1 sharp edge entrance

  A   v2 3,34352 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α = 0,0869 ft.lbf/lbm

0

2 buah elbow 90 C

3,34352 v2 : hf = n Kf. =2 (0,75) 2 × 32,174 2g c = 0,2606 ft.lbf/lbm

1 check valve

3,34352 v2 : hf = n Kf. = 1 (2) = 0,3475 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

Pipa lurus 25 ft

: Ff = 4f

(25).3,34352 ∆l.v 2 = 4(0,0045) (0,0618).2 × 32,174 D.2g c

= 0,1949 ft.lbf/lbm Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Sharp edge exit

: hf = n Kf.

3,34352 v2 =1 (1) 2 × 32,174 2g c

= 0,1737 ft.lbf/lbm Total Friction loss : ΣF = 1,0635 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 101,325 kPa P2 = 101,325 kPa ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 50 ft Tinggi pemompaan ΔZ = 50 ft maka : 0 +

32,174 (50) + 0 + 1,0635 + Ws = 0 32,174

Ws = - 51,0635 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 51,5683 = - 0.8 x Wp Wp = 63,8294 lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp = 26,2485 lbm/s x 64,4604 lbf/lbm P = 3,0462 hp 3. Bak Sedimentasi (BS) Fungsi : untuk mengendapkan lumpur yang terikut dengan air. Jumlah

:1

Jenis

: beton kedap air

Data : Kondisi penyimpanan

: temperatur = 25 oC

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

tekanan

= 1 atm

= 995,68 kg/m3

- Densitas air (ρ)

(Geankoplis, 1997)

- Laju alir massa (F) = 56.637,5702 kg/jam - Laju alir volume (Q) =

56.637.5702kg / jam × 1 jam = 43,0478 m3/s 995,68 kg / m3

- Volume bak = 43,0478 m3/jam x 2 jam = 86,0957 m3 - Bak yang terisi adalah 90%, sehingga volume bak total =

86,0957 m3 0,9

= 95,6618 m3 Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi : Panjang bak = 2 x lebar bak Volume bak = 95,6618 m3 = p x l x t = 2l x l x l 95,6681 = 2 l3 1 (95,6618) 2

l3

=

l

= 3,6300 m

Lebar bak = 3,630 m Panjang bak = 2 x 3,630 m = 7,2600m Tinngi = lebar = 3,630 m 4. Pompa Utilitas (PU-02) Fungsi

: memompa air dari bak pengendapan ke Clarifier

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : commercial steel

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 25°C

-

Densitas air (ρ)

= 995,68kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3

-

Viskositas air (µ)

= 0,8360 cP = 2,0225 lbm/ft⋅jam (Geankoplis, 1997)

(Geankoplis, 1997)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

-

Laju alir massa (F)

= 56.637,5702 kg/jam = 26,2485lbm/detik

Debit air/laju alir volumetrik, Q =

F 26,2485 lb m /s = ρ 62,1586 lb m /ft 3

= 0,4223 ft3/s = 0,0120 m3/s Diameter optimum, Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Peters et.al., 2004)

= 0,363 × (0,0120)0,45× (995,68)0,13 = 0,1150 m = 4,5263 in Ukuran spesifikasi pipa :

(Geankoplis, 1997)

- Ukuran pipa nominal

= 5 in

- Schedule pipa

= 80

- Diameter dalam (ID)

= 4,81130 in = 0,4011 ft

- Diameter luar (OD)

= 5,5630 in = 0,4636 ft

- Luas penampang dalam (At) = 0,1263 ft2 - Bahan konstruksi

= commercial steel

Kecepatan linier, v =

Q 0,4223 ft 3 /s = = 3,3435 ft/s At 0,1263 ft 2

Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (62,1586 )(3,3435)(0,4011) = = 148.380 μ 2,0225

Karena NRe >4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan pipa 5 in Sc.80, diperoleh : ε

D

= 0,0004

Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 148.380 dan ε

D

= 0,0004,

diperoleh : f = 0,0045 Friction loss : 1 sharp edge entrance

  A   v2 3,34352 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α = 0,0869 ft.lbf/lbm

2 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

3,34352 v2 =2 (0,75) 2 × 32,174 2g c

= 0,2606 ft.lbf/lbm

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

3,34352 v2 = 1 (2) = 0,3475 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

: hf = n Kf.

Pipa lurus 20 ft

∆l.v 2 (20).3,34352 : Ff = 4f = 4(0,0045) D.2g c (0,0618).2 × 32,174 = 0,1559 ft.lbf/lbm

Sharp edge exit

3,34352 v2 =1 (1) : hf = n Kf. 2 × 32,174 2g c = 0,1737 ft.lbf/lbm

Total Friction loss : ΣF = 1,0246 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 101,325 kPa P2 = 101,325 kPa ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 50 ft Tinggi pemompaan ΔZ = 50 ft maka : 0 +

32,174 (50) + 0 + 1,0246 + Ws = 0 32,174

Ws = - 51,0635 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 51,0246 = - 0.8 x Wp Wp = 63,7807 lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 26,2485 lbm/s x 63,7807lbf/lbm P = 3,0439 hp 5. Tangki Pelarutan Alum [Al2(SO4)3] (TP-01) Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Fungsi

: Membuat larutan alum [Al2(SO4)3]

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Jumlah

: 1

Data: Kondisi pelarutan: Temperatur = 25°C Tekanan

= 1 atm

= 2,8318 kg/jam

Laju massa Al2(SO4)3

Densitas Al2(SO4)3 30 % = 1363 kg/m3 = 85,0889 lbm/ft3 Kebutuhan perancangan

= 1 hari

Faktor keamanan

= 20 %

(Perry, 1999)

Perhitungan: Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

2,8318 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari 0,3 × 1363 kg/m 3

= 3,7763 m3 Volume tangki, Vt = 1,2 × 3,7763 m3 = 4,5283 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3

1 2 πD H 4 1 3  4,5283m3 = πD 2  D  4 2  3 4,5283 m3 = πD3 8 V=

Maka:

D =1,2435 m ; H = 1,8653 m

Tinggi cairan dalam tangki = =

volume cairan x tinggi silinder volume silinder (3,7736)(4,5283) (1,8653)

= 1,5544 m = 5,0996 ft

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 1363 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,5544 m = 207622,5802 Pa = 20,7626 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 20,7626 kPa + 101,3250 kPa = 122,0876 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (122,0876 kPa) = 128,1920 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

PD 2SE − 1,2P (128,1920 kPa) (0,6218 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(128,1920 kPa) = 0,0011 m = 0,0450 in

t=

Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0459 in + 1/8 in = 0,1700 in Daya Pengaduk Jenis pengaduk

: flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 x 1,2435 m = 0,4145 m

E/Da = 1

; E = 0,4145 m

L/Da = ¼

; L = ¼ x 1,2435 m = 0,1036 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 1,2435 m = 0,0829 m

J/Dt

; J = 1/12 x 1,2435 m = 0,1036 m

= 1/12

dengan : Dt = diameter tangki Da = diameter impeller Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

E = tinggi turbin dari dasar tangki L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J

= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas Al2(SO4)3 30 % = 6,72⋅10-4 lbm/ft⋅detik

( Othmer, 1967)

Bilangan Reynold, N Re =

N Re

ρ N (D a )2 μ

(Geankoplis, 1997)

2 ( 85,0889 )(1)(0,4145 x3,2808) =

6,72 ⋅ 10− 4

= 2,3416.105

K T .n 3 .D a ρ P= gc

(McCabe,1999)

KT = 6,3

(McCabe,1999)

5

6,3 (1 put/det)3 .(0,4145 × 3,2808 ft)5 (85,0889 lbm/ft 3 ) 32,174 lbm.ft/lbf.det 2 1Hp = 177,4904 ft.lbf/det x 550 ft.lbf/det = 0,1409Hp

P=

Efisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak =

0,1409 = 0,1761 hp 0,8

6. Pompa Utilitas (PU-03) Fungsi

: memompa larutan alum dari tangki pelarutan alum ke clarifier

Jenis

: pompa injeksi

Bahan konstruksi : commercial steel Jumlah

: 1

Kondisi operasi: Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

-

Temperatur

= 25°C

-

Densitas alum (ρ) = 1.363 kg/m3 = 85,0898 lbm/ft3

-

Viskositas alum (µ) = 0.0007 lbm/ft⋅detik = 0,001 Pa.s (Othmer, 1967)

-

Laju alir massa (F) = 2,8318 kg/jam = 0,0013 lbm/s

Laju alir volume, Q =

F 0,0013 lb m /s = = 1,5424.10− 3 ft 3 /s = 4.10-7 m3/s 3 ρ 85,0889 lb m /ft

Diameter optimum, Di,opt = 0,133 × Q0,4 × µ0,2 dengan : Di,opt = diameter optimum (m) Q Maka :

(Geankoplis, 1997)

= laju volumetrik (m3/s)

(Peters et.al.,2004) ρ

= densitas (kg/m3)

µ

= viskositas (Pa.s)

Di,opt = 0,133 × (4.10-7)0,4× (0,001)0,2 = 0,0020 m = 0,0783 in

Spesifikasi pipa yang digunakan:

(Geankoplis, 1997)

- Ukuran pipa nominal

= 1/8 in

- Schedule pipa

= 80

- Diameter dalam (ID)

= 0,2150 in = 0,0179 ft

- Diameter luar (OD)

= 0,4050 in = 0,0337 ft

- Luas penampang dalam (At) = 0,0003 ft2 - Bahan konstruksi Kecepatan linier, v =

= commercial steel Q 1,5424.10−3 ft 3 /s = = 6,1696 ft/s At 0,0003 ft 2

Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (85,0898)(6,1696 )(0,0179 ) = = 1,3997.104 μ 0,0007

Karena NRe >4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan pipa 1/8 in Sc.80, diperoleh : ε

D

= 0,0011

Dari Fig.2.10-3, Geankoplis, 1997 untuk NRe= 148.380 dan ε

D

= 0,0011 diperoleh f = 0,0065

Friction loss : 1 sharp edge entrance

  A   v2 6,16962 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 0,2958 ft.lbf/lbm 2 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

6,16962 v2 =2 (0,75) 2 × 32,174 2g c

= 0,8873 ft.lbf/lbm

6,16962 v2 = 1 (2) = 1,1831 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

: hf = n Kf.

Pipa lurus 30 ft

∆l.v 2 (30).6,61962 = 4(0,0065) : Ff = 4f D.2g c (0,0179).2 × 32,174 = 25,7526 ft.lbf/lbm

Sharp edge exit

6,16962 v2 : hf = n Kf. =1 (1) 2 × 32,174 2g c = 0,5915 ft.lbf/lbm

Total Friction loss : ΣF = 28,7103 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 2549,8659 kPa P2 = 2727,6399 kPa ΔP=

P2 − P1

ρ

=

2727,6399 − 2549,8659 = 2,0893 85,0898

Tinggi pemompaan ΔZ = 30 ft maka : 0 +

32,174 (30) + 2,0893 + 28,7103 + Ws = 0 32,174

Ws = - 60,2080 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 60,2080 = - 0.8 x Wp Wp = 75,2600 lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 85,0898 lbm/s x 75,2600 lbf/lb Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

P = 0,0179 hp

7. Tangki Pelarutan Soda Abu (Na2CO3) (TP-02) Fungsi

: Membuat larutan soda abu (Na2CO3)

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C Jumlah

: 1

Data : Kondisi pelarutan : Temperatur = 25°C Tekanan

= 1 atm

Na2CO3 yang digunakan

= 27 ppm

Laju massa Na2CO3

= 1,5292 kg/jam

Kebutuhan perancangan

= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 %

Perhitungan Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

1,5292 kg/jam × 24 jam/hari × 30 hari 0,3 × 1327 kg/m 3

= 2,0931 m3 Volume tangki, Vt = 1,2 × 2,0931 m3 = 2,5117 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 2 : 3

1 2 πD H 4 1 3  2,5117 m3 = πD 2  D  4 2  3 2,51171 m3 = πD3 8 V=

Maka:

D = 1,0217 m ; H = 1,5326 m = 5,0280 ft

Tinggi cairan dalam tangki =

volume cairan x tinggi silinder volume silinder

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

=

(2,0931)(2,517) = 0,1,2771 m = 4,1900 ft (1,5326)

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 1327 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 1,2771 m = 16608,5817 Pa = 16,6068 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 16,6068 kPa + 101,325 kPa = 117,9336 k Pa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (117,9336 k Pa ) = 123,8303 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (123,8303 kPa) (0,5109 m) = 2(87218,714 kPa)(0,8) − 1,2(123,8303 kPa) = 0,0009 m = 0,0357 in

t=

Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan

= 0,0357 in + 1/8 in = 0,1607 in

Daya Pengaduk Jenis pengaduk

: flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 x 1,0217 m = 0,3406 m

E/Da = 1

; E = 0,13406 m

L/Da = ¼

; L = ¼ x 1,0217 m = 0,0851 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 1,0217 m = 0,0681 m

J/Dt

; J = 1/12 x 1,0217 m = 0,0851 m

= 1/12

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

dengan : Dt = diameter tangki Da = diameter impeller E = tinggi turbin dari dasar tangki L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J

= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas Na2CO3 30 % = 3,69⋅10-4 lbm/ft⋅detik

(Othmer, 1967)

Bilangan Reynold, N Re

ρ N (D a )2 = μ

N Re =

(Geankoplis, 1997)

(82,845)(1)(0,3406 x3,2808)2 3,69 ⋅ 10

−4

= 2.8029.105

K .n 3 .D a ρ P= T gc

( McCabe,1999)

KT = 6,3

(McCabe,1999)

5

6,3.(1 put/det)3 .(0,3406)x3,2808 ft)5 (82,845 lbm/ft 3 ) 32,174 lbm.ft/lbf.det 2 1hp = 028,2502 ft.lbf/det x 550 ft.lbf/det = 0,0514 hp

P=

Efisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak =

0,0514 = 0,0642 hp 0,8

8. Pompa Utilitas (PU-04) Fungsi

: Memompa larutan soda abu dari tangki pelarutan soda abu ke clarifier

Jenis

: Pompa injeksi

Bahan konstruksi : Commercial steel Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jumlah

: 1

Kondisi operasi: -

Temperatur

= 25°C

-

Densitas soda abu (ρ) = 1.327 kg/m3 = 82,8423 lbm/ft3

-

Viskositas soda abu (µ) = 4⋅10-4 cP = 2.10-8 lbm/ft.s (Othmer, 1967)

-

Laju alir massa (F) =

Laju alir volume, Q =

(Perry, 1999)

1,5292 kg/jam = 0,0007 lbm/detik

F 0,0007 lb m /detik = = 8,5551.10− 6 ft 3 /s =2.4225.10-7 m3/s 3 ρ 82,8423 lb m /ft

Diameter optimum, Di,opt = 3,9 × Q0,4 × µ0,2 dengan : Di,opt = diameter optimum (m) Q

= laju volumetrik (m3/s)

(Peters et.al., 2004) ρ

= densitas (kg/m3)

µ

= viskositas (Pa.s)

Maka : Di,opt = 0,133 × (8,5551.10-6)0,4× (2.10-8),2 = 0,0363 in

Spesifikasi pipa yang digunakan: - Ukuran pipa nominal

= 1/8 in

- Schedule pipa

= 80

- Diameter dalam (ID)

= 0,2150 in = 0,0179 ft

- Diameter luar (OD)

= 0,4050 in = 0,0337 ft

(Geankoplis, 1997)

- Luas penampang dalam (At) = 0,0003 ft2 - Bahan konstruksi Kecepatan linier, v =

= commercial steel Q 8,5551 ⋅ 10−6 ft 3 /s = = 0,0342 ft/s At 0,0003 ft 2

Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (82,8423)(0,0342 )(0,0179) = = 2,0483.105 -8 μ 2 ⋅ 10

Karena NRe >4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan pipa 1/8 in Sc.80, diperoleh : ε

D

= 0,0084

Dari Fig.2.10-3, Geankoplis, 1997 untuk NRe= 148.380 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

dan ε

D

= 0,0084 diperoleh f = 0,0090

Friction loss :

  A   v2 0,03422 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 9,0993.10-6 ft.lbf/lbm

0,03422 v2 : hf = n Kf. =2 (0,75) 2 × 32,174 2g c

0

2 buah elbow 90 C

= 2,7298.10-5 ft.lbf/lbm

0,03422 v2 : hf = n Kf. = 1 (2) 2 × 32,174 2g c

1 check valve

= 3,6397.10-5 ft.lbf/lbm Pipa lurus 30 ft

(30).0,03422 ∆l.v 2 = 4(0,0090) : Ff = 4f (0,0179).2 × 32,174 D.2g c = 1,0970.10-5 ft.lbf/lbm

Sharp edge exit

: hf = n Kf.

0,03422 v2 =1 (1) 2 × 32,174 2g c

= 1,8199.10-5 ft.lbf/lbm Total Friction loss : ΣF = 0,0012 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

P −P 1 2 v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 117,9336 kPa P2 = 130,5994 kPa ΔP=

P2 − P1

ρ

=

130,5994 − 117,9336 = 3,1932 82,8423

Tinggi pemompaan ΔZ = 50 ft maka : 0 +

32,174 (50) + 3,1932 + 0,0012 + Ws = 0 32,174

Ws = - 53,1944 lbf/lbm Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 53,1944 = - 0.8 x Wp Wp = 66,4930 lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp = 0,0007 lbm/s x 66,4930 lbf/lbm P = 8,5683.10-5 hp

9. Clarifier (CL) Fungsi

: Memisahkan endapan (flok-flok) yang terbentuk karena penambahan alum dan soda abu

Tipe

: External Solid Recirculation Clarifier

Bentuk

: Circular desain

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Data: Laju massa air (F1)

= 56.637,5702 kg/jam

Laju massa Al2(SO4)3 (F2)

= 2,8318 kg/jam

Laju massa Na2CO3 (F3)

= 1,5292 kg/jam

Laju massa total

= 5,6641.104 kg/jam

Densitas Al2(SO4)3

= 2,710 kg/m3

(Perry, 1999)

Densitas Na2CO3

= 2,533 kg/m3

(Perry, 1999)

3

(Perry, 1999)

Densitas air

= 995,7 kg/m

Reaksi koagulasi: Al2(SO4)3 + 3 Na2CO3 + 3 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3CO2 Perhitungan: Dari Metcalf & Eddy, 1984, diperoleh : Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Untuk clarifier tipe upflow (radial): Kedalaman air = 3-10 m Settling time = 1-3 jam Dipilih : kedalaman air (H) = 3 m, waktu pengendapan = 1 jam

Diameter dan Tinggi clarifier Densitas larutan,

ρ=

(56.637,5702 + 2,8313 + 1,5292) 56.637,5702 2,8313 1,5292 + + 995,7 2,71 2.533

ρ = 995,7278 kg/m3 Volume cairan, V =

5,6641.104 kg / jam × 1 jam = 43,0491 m3 995,7278

V = 1/4 π D2H 1/ 2

4V 1 / 2  4 × 43,0491  D= ( ) =  πH  3,14 × 3 

= 4,2755 m

Maka, diameter clarifier = 4,2755 m Tinggi clarifier

= 1,5 D =1,5. 4,2755 = 6,4132 m

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 995,7278 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 3 m = 29274,3976 Pa = 29,2744 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 29,2744 kPa + 101,325 kPa = 130,5994 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (130,5994 kPa) = 137,1294 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

PD 2SE − 1,2P (137,1294 kPa) (2,1377 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(137,1294 kPa) = 0,0042 m = 0,1656 in

t=

Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan

= 0,1656 in + 1/8 in = 0,2500 in

Desain torka yang diperlukan untuk operasi kontinu yang diperlukan untuk pemutaran (turnable drive) :

(Azad, 1976)

T, ft-lb = 0,25 D2 LF Faktor beban (Load Factor) : 30 lb/ft arm (untuk reaksi koagulasi sedimentasi ) T = 0,25 [(4,2755 m).(3,2808 ft/m) ]2.30

Sehingga :

T = 1.475,6852 ft-lb

Daya Clarifier P = 0,006 D2 dimana:

(Ulrich, 1984)

P = daya yang dibutuhkan, kW

Sehingga, P = 0,006 × (4,2755)2 = 0,1097 kW = 0,1471 Hp

10. Pompa Utilitas (PU-05) Fungsi

: memompa air dari clarifier ke unit filtrasi

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : -

Temperatur

= 25°C

-

Densitas air (ρ)

= 9965,68kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3

(Geankoplis, 1997)

-

Viskositas air (µ)

= 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft⋅jam

(Geankoplis, 1997)

-

Laju alir massa (F)

= 56.637,5702 kg/jam = 26,2485 lbm/detik

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Debit air/laju alir volumetrik, Q =

F 26,2485 lb m /s = ρ 62,1586 lb m /ft 3

= 0,4223 ft3/s = 0,0120 m3/s Diameter optimum, Di,opt = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13

(Peters et.al., 2004)

= 3,9 × (0,4223)0,45× (62,1586)0,13 = 0,115 m = 4,5263 in Ukuran spesifikasi pipa :

(Geankoplis, 1997)

- Ukuran pipa nominal

= 5 in

- Schedule pipa

= 80

- Diameter dalam (ID)

= 4,8130 in = 0,4011 ft

- Diameter luar (OD)

= 5,5630 in = 0,4636 ft

- Luas penampang dalam (At) = 0,1263 ft2 - Bahan konstruksi

= commercial steel

Kecepatan linier, v =

Q 0,4223 ft 3 /s = = 3,3435 ft/s At 0,1263 ft 2

Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (62,1586)(3,3435)(0,34011) = = 154.916,3466 μ 0,0005

Karena NRe >4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan pipa 5 in Sc.80, diperoleh : Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 154.916,3466 dan ε

D

= 0,0004,

diperoleh : f = 0,0048

Friction loss : 1 sharp edge entrance

  A   v2 3,34352 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α = 0,0869 ft.lbf/lbm

2 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

3,34352 v2 =2 (0,75) 2 × 32,174 2g c

= 0,2606 ft.lbf/lbm

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1 check valve

: hf = n Kf.

3,34352 v2 = 1 (2) 2 × 32,174 2g c

= 0,3475 ft.lbf/lbm Pipa lurus20 ft

: Ff = 4f

∆l.v 2 (20).3,34352 = 4(0,0090) D.2g c (0,4011).2 × 32,174

= 0,1663 ft.lbf/lbm Sharp edge exit

3,34352 v2 : hf = n Kf. =1 (1) 2 × 32,174 2g c = 0,1737 ft.lbf/lbm

Total Friction loss : ΣF = 1,0350 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 101,325 kPa P2 = 101,325 kPa ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 50 ft maka : 0 +

32,174 (50) + 0 + 1,0350 + Ws = 0 32,174

Ws = - 51,0350 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 51,0350 = - 0.8 x Wp Wp = 63,7937 lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 26,2485 lbm/s x 66,4930 lbf/lbm P = 3,0445 hp

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

11. Tangki Filtrasi (TF) Fungsi

: Menyaring partikel-partikel yang masih terbawa dalam air yang keluar dari clarifier

Bentuk

: silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283 grade C Jumlah

: 1

Data : Kondisi penyaringan : Temperatur = 25°C Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 5,6641.104 kg/jam

Densitas air

= 9,9568.102 kg/m3 = 62,158 lbm/ft3

(Geankoplis, 1997)

Tangki filter dirancang untuk penampungan ¼ jam operasi. Direncanakan volume bahan penyaring =1/3 volume tangki

Ukuran Tangki Filter 5,6641.10 4 kg/jam × 0,25 jam Volume air, Va = = 10,7620 m3 2 3 9,9568.10 kg/m Faktor keamanan 5 %, volume tangki = 4/3 x 10,7620 = 14,3493 m3 Faktor keamanan 5 %, Volume total = 1,05 x 14,3493 m3 = 15,0667 m3 -

Volume silinder tangki (Vs) =

π.Di 2 Hs 4

Direncanakan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 3 : 1 Vs =

3π.Di 2 = 2,355 Di 3 4

14,3493 m3 = 2,355 Di3 Di = 2,3934 m;

H = 7,1801 m

r = 1.1967 m Tinggi penyaring = ¼ x 7,1801 m = 1,7950 m Tinggi air = ¾ x 7,180 m = 5,3934 m Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Perbandingan tinggi tutup tangki dengan diameter dalam adalah 1 : 4 Tinggi tutup tangki = ¼ (2,3934) = 0,5983 m Tekanan hidrostatis, Pair = ρ x g x l = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 5,3850 m = 52546.104 Pa = 52,5455 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 52,5455 kPa + 101,325 kPa = 153,8705 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (153,8705 kPa) = 161,5640 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12,650 psia = 87218,714 kP

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki

PD SE − 0,6P (161,5640 kPa) (1,1967 m) = (87.218,714 kPa)(0,8) − 0,6(161,5640 kPa) = 0,0028 m = 0,1092 in

t=

Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0192 in + 1/8 in = 0,2342 in

12. Pompa Utilitas (PU-06) Fungsi

: memompa air dari tangki filtrasi ke tangki utilitas-01

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi : -

Temperatur

= 25°C

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

-

Densitas air (ρ)

= 995,68kg/m3 = 62,195 lbm/ft3

(Geankoplis, 1997)

-

Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft⋅jam

(Geankoplis, 1997)

Laju alir massa (F)

= 56.637,5702 kg/jam = 26,2485lbm/detik

Debit air/laju alir volumetrik, Q =

F 26,2485 lb m /s = ρ 62,1586 lb m /ft 3

= 0,4223 ft3/s = 0,0120 m3/s Diameter optimum, Di,opt = 0,363 × Q0,45 × ρ0,13

(Peters et.al., 2004)

= 0,363 × (0,0120)0,45× (995,68)0,13 = 4,5263 in

Ukuran spesifikasi pipa :

(Geankoplis, 1997)

- Ukuran pipa nominal

= 5 in

- Schedule pipa

= 80

- Diameter dalam (ID)

= 4,8130 in = 0,4011 ft

- Diameter luar (OD)

= 5,5630 in = 0,4636 ft

- Luas penampang dalam (At) = 0,1263 ft2 - Bahan konstruksi

= commercial steel

Kecepatan linier, v =

Q 0,4223 ft 3 /s = = 3,3435 ft/s At 0,1263 ft 2

Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (62,1586)(3,3435)(0,4011) = = 1,5492.105 μ 0,0005

Karena NRe >4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan pipa 4 in Sc.40, diperoleh : ε

D

= 0,0004

Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 7276,2342 dan ε

D

= 0,0004,

diperoleh : f = 0,0048

Friction loss : 1 sharp edge entrance

  A   v2 3,34352 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α = 0,0869 ft.lbf/lbm

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

2 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

3,34352 v2 =2 (0,75) 2 × 32,174 2g c

= 0,2606 ft.lbf/lbm 3,34352 v2 = 1 (2) = 0,3475 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

: hf = n Kf.

Pipa lurus 30 ft

∆l.v 2 (30).3,34352 : Ff = 4f = 4(0,0045) D.2g c (0,4011).2 × 32,174 = 0,2495 ft.lbf/lbm

Sharp edge exit

: hf = n Kf.

3,34352 v2 =1 (1) 2 × 32,174 2g c

= 0,1737 ft.lbf/lbm Total Friction loss : ΣF = 1,1181 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 153,8705 kPa P2 = 154,7913 kPa ΔP=

P2 − P1

ρ

=

154,7913 − 153,8705 = 0,3094 62,1586

Tinggi pemompaan ΔZ = 30 ft maka : 0 +

32,174 (30) + 0,3094 + 1,1181 + Ws = 0 32,174

Ws = - 31,4275 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 31,4275 = - 0.8 x Wp Wp = 39,2844 bf/lbm Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Daya pompa : P = m x Wp = 26,2485 lbm/s x 39,2844 lbf/lbm P = 1,8748 hp

13. Menara Pendingin Air /Water Cooling Tower (CT) Fungsi

: Mendinginkan air pendingin bekas dari temperatur 50°C menjadi 25°C

Jenis

: Mechanical Draft Cooling Tower

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA–53 Grade B Kondisi operasi : Suhu air masuk menara (TL2)

= 50°C = 122°F

Suhu air keluar menara (TL1)

= 25°C = 77°F

Temperatur bola basah (Tw)

= 18°F

Konsentrasi air

= 1,7 gal/ft2,mnt

Laju massa air pendingin

= 3,5173.104 kg/jam

Densitas air (50°C)

= 988,07 kg/m3

(Perry, 1999)

Laju volumetrik air pendingin = 3,5173.104 / 988,07 = 35,5979 m3/jam = 156,7314 gal/mnt Faktor keamanan

= 0,2

Luas menara, A = (1,2) (156,7314 gal/menit) / (1,7 gal/ft2. menit) = 110,6339 ft2 Diambil performance 90% maka daya 0,03 Hp/ft2 Daya untuk fan

= 0,2101 Hp

Dipakai daya fan

= 19 Hp

Kecepatan rata-rata udara masuk = 4-6 ft/detik diambil 5 ft/dtk Kapasitas fan yang dipakai 320000 ft3/dtk Densitas udara (70°C)

= 0,0730 lb/ft3

(Perry, 1999)

L = 3,5173.104/110,6339 = 0,9506 kg/s.m2 G = 5/6 x 0,9506 = 0,7921 kg/s.m2 Perhitungan Tinggi Menara : Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Dari persamaan 9.3-8 Geankoplis (2003) : Hy1 = (1,005 + 1,88 x 0,01).103 (25-0) + 2,501.106 (0,01) = 50605 J/kg Dari pers. 10.5-2 Geankoplis (2003) diperoleh : 0,7921 (Hy2 – 50,605) = 0,9506 ( 4,187.103)(50-25) Hy2 = 176215 J/kg

Ketinngian menara, z =

0,7921 × 1,4575 29 × 1,207 × 10− 7 × 1,013 × 105

= 3,2560 m Diambil performance menara 90% maka dari Gambar 12-15, Pery (1999) diperoleh tenaga kipas 0,0300 hp/ft2. Daya yang diperlukan = 0, 0300 hp/ft2 x 110,6339 ft2 = 3,3190 hp

14. Pompa Utilitas (PU-07) Fungsi

: memompa air pendingin dari menara pendingin air ke unit proses

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: -

Temperatur

= 25°C

-

Densitas air (ρ)

= 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3

-

Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft⋅jam

-

Laju alir massa (F) = 3,5173.104 kg/jam = 21,5400 lbm/detik

Laju alir volume, Q =

(Geankoplis, 1997) (Geankoplis, 1997)

F 21,5400 lb m /detik = = 0,3465 ft 3 /s = 98.10-4 m3/s 3 ρ 62,1586 lbm /ft

Diameter optimum, Di,opt = 0,363 × (98.10-4)0,45× (62,1586)0,13 (Peters et.al., 2004) = 4,1410 in Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Digunakan pipa dengan spesifikasi:

(Geankoplis, 1997)

- Ukuran pipa nominal

= 5 in

- Schedule pipa

= 80

- Diameter dalam (ID)

= 4,8130 in = 0,4011 ft

- Diameter luar (OD)

= 5,5630 in = 0,4636 ft

- Luas penampang dalam (at) = 0,1263 ft2 - Bahan konstruksi

= commercial steel

Kecepatan linier, v =

Q 0,3465 ft 3 /s = = 2,7437 ft/s at 0,1263 ft 2

Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (62,1586)(2,7437(0,4011) = = 1,2713.105 (turbulen) μ 0,0005

Untuk pipa commercial steel dan pipa 5 in Sc.80, diperoleh ε

D

= 0,0045.

Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 diperoleh f = 0,0085

Friction loss : 1 sharp edge entrance

  A   v2 2,7437 2 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α = 0,0585 ft.lbf/lbm

2 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

2,7437 2 v2 =2 (0,75) 2 × 32,174 2g c

= 0,1755 ft.lbf/lbm 1 check valve

: hf = n Kf.

Pipa lurus 30 ft

: Ff = 4f

2,7437 2 v2 = 1 (2) = 0,2340 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

∆l.v 2 (30).2,7437 2 = 4(0,0085) D.2g c (0,4011).2 × 32,174

= 0,2975 ft.lbf/lbm Sharp edge exit

2,7437 2 v2 : hf = n Kf. =1 (1) 2 × 32,174 2g c = 0,1170 ft.lbf/lbm

Total Friction loss : Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

ΣF = 0,8825 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 101,3250 kPa P2 = 101,3250 kPa ΔP= = 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 30 ft maka : 0 +

32,174 (30) + 0 + 0,8825 + Ws = 0 32,174

Ws = - 30,8825 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 30,8825 = - 0.8 x Wp Wp = 38,6031 bf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 21,54 lbm/s x 38,6031lbf/lbm P = 1,5118 hp

15. Tangki Utilitas (TU-01) Fungsi

: Menampung air untuk didistribusikan

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 grade C

Kondisi penyimpanan

: Temperatur 28°C dan tekanan 1 atm

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Temperatur

= 25oC

Laju massa air

= 1.7456.103 kg/jam

Densitas air

= 9,9568.102 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kebutuhan perancangan = 24 jam Perhitungan Ukuran Tangki : Volume air, Va =

1,7456.103 kg/jam × 24 jam = 42,0773 m3 2 3 9,9568.10 kg/m

Volume tangki, Vt = 1,2 × 42,0773 m3 = 50,4928 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3

1 2 πD H 4 1 3  50,4928 m3 = πD 2  D  4 2  3 50,5928 m3 = πD3 8 V=

D = 3,5002 m ;

H = 5,2503 m

r = 1,7501 m Tinggi cairan dalam tangki

=

volume cairan x tinggi silinder volume silinder

=

(42,0773)(50,4928) = 4,3752 m = 14,3542 ft (5,2503)

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,3752 m = 42669,19 Pa = 42,6919 kPa Tekanan operasi, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 42,6919 + 101,325 kPa = 144,0169 kPa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign = (1,05)(144,0169 kPa) = 151,2177 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

t=

PD 2SE − 1,2P

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

(151,2177 kPa) (1,7501 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(151,2177 kPa) = 0,0038 m = 0,1495 in

t=

Faktor korosi = 1/8 in. Tebal shell yang dibutuhkan = 0,01495 in + 1/8 in = 0,2745 in

16. Pompa Utilitas (PU-08) Fungsi

: memompa air dari Tangki Utilitas -01 ke cation exchanger

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : commercial steel

Kondisi operasi: -

Temperatur

= 25°C

-

Densitas air (ρ)

= 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3

-

Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 1,9371 lbm/ft⋅jam

-

Laju alir massa (F) = 1745,6471 kg/jam = 1,0690 lbm/detik

Laju alir volume, Q =

(Geankoplis, 1997) (Geankoplis, 1997)

F 1,0690 lb m /detik = = 0,0172 ft 3 /s = 2,9.10-5 m3/s 3 ρ 62,1586 lb m /ft

Diameter optimum, Di,opt = 0,363 × (0,0172)0,45× (62,1586)0,13 (Peters et.al., 2004) = 0,0893 ft = 1,0720 in

Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 1,5 in

- Schedule pipa

= 40

- Diameter dalam (ID)

= 1,3800 in = 0,1150 ft

- Diameter luar (OD)

= 1,6600 in = 0,1383 ft

(Geankoplis, 1997)

- Luas penampang dalam (at) = 0,0104 ft2 Bahan konstruksi = commercial steel Kecepatan linier, v =

Q 0,0172 ft 3 /s = = 1,6537 ft/s at 0,0104 ft 2

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (62,1585)(1,6537 )(0,1150) = = 2,1969.10 4 (turbulen) μ 0,0005

Untuk pipa commercial steel dan pipa 1.5 in Sc.40, diperoleh ε

D

= 0,0013.

Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 diperoleh f = 0,0065 Friction loss :

  A   v2 1,6537 2 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0212 ft.lbf/lbm 2 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1,6537 2 v2 =2 (0,75) 2 × 32,174 2g c

= 0,0637 ft.lbf/lbm 1 check valve

: hf = n Kf.

Pipa lurus 30 ft

: Ff = 4f

1,6537 2 v2 = 1 (2) = 0,0850 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

(30).1,6537 2 ∆l.v 2 = 4(0,0065) (0,1150).2 × 32,174 D.2g c

= 0,2883 ft.lbf/lbm

1,6537 2 v2 : hf = n Kf. =1 (1) 2 × 32,174 2g c

Sharp edge exit

= 0,0425 ft.lbf/lbm Total Friction loss : ΣF = 0,5007 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

P −P 1 2 v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 144,0169 kPa P2 = 154,7913 kPa ΔP=

P2 − P1

ρ

=

154,7913 − 153,8705 = 3,6203 62,1586

Tinggi pemompaan ΔZ = 30 ft

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

maka : 0 +

32,174 (30) + 3,6203 + 0,5007 + Ws = 0 32,174

Ws = - 34,1210 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 34,1210 = - 0.8 x Wp Wp = 42,6512 bf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 1,0690 lbm/s x 38,6031lbf/lbm P = 0,0829 hp

17. Tangki Pelarutan Asam Sulfat H2SO4 (TP-03) Fungsi

: Membuat larutan asam sulfat

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Low Alloy Steel SA–203 grade A Kondisi pelarutan : Temperatur = 28°C ; Tekanan = 1 atm H2SO4 yang digunakan mempunyai konsentrasi 5 % (% berat) Laju massa H2SO4

= 0,0012 kg/hari

Densitas H2SO4

= 1061,7 kg/m3 = 66,2801 lbm/ft3

Kebutuhan perancangan

= 30 hari

Faktor keamanan

= 20 %

(Perry, 1999)

Ukuran Tangki Volume larutan, Vl =

0,0012 kg/hari × 24 × 30 hari = 0,0163 m3 0,05 × 1061,7 kg/m 3

Volume tangki, Vt = 1,2 × 0,0163 m3 = 0,0195 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder tangki, D : H = 3 : 4

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1 2 πD H 4 1 4  0,0195 m3 = πD 2  D  4 3  1 0,0195 m3 = πD3 3 V=

Maka: D = 0,2652 m ; H = 0,3537 m r = 0,1326 m Tinggi larutan H2SO4 dalam tangki =

(0,0163)(0,3537) m3 = 0,2947 m (0,0195)

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 1061,7 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,2947 m = 3,0664.103 Pa = 3,0664 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 3,0664 kPa + 101,325 kPa = 104,3914 kPa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign = (1,05) (104,3914 kPa) = 109,6109 kPa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = 1,1204.105 kPa

(Brownell, 1959) (Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (109,6109 kPa) (0,1326 m) = 2(1,1204.105 kPa)(0,8) − 1,2(109,6109 kPa) = 0,0002 m = 0,0064 in

t=

Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0064 in + 1/8 in = 0,1314 in

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Daya Pengaduk Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 x 0,2652 m = 0,0884 m

E/Da = 1

; E = 0,0884 m

L/Da = ¼

; L = ¼ x 0,2652 m = 0,0221 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,2652 m = 0,0177 m

J/Dt

; J = 1/12 x 0,2652 m = 0,0221 m

= 1/12

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas H2SO4 5 % = 0,012 lbm/ft⋅detik

(Othmer, 1967)

Bilangan Reynold, ρ N (D a ) = μ

2

N Re

N Re =

(Geankoplis, 1983)

(66,2801)(1)(0,0884) x(0,2901)2 0,012

= 4,6472.102

K .n 3 .D a ρ P= T gc 5

(McCabe, 1999)

KT = 6,3

(McCabe, 1999)

6,3 (1 put/det)3 .(0,2901 × 3,2808 ft)5 (66,2801 lbm/ft 3 ) 32,174 lbm.ft/lbf.det 2 1Hp = 0,0267 ft.lbf/det x 550 ft.lbf/det = 0,00005 Hp

P=

Efisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak =

0,00005 = 0,0001 hp 0,8

18. Pompa Utilitas (PU-09)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Fungsi

: memompa larutan asam sulfat dari tangki pelarutan asam sulfat ke penukar kation (cation exchanger)

Jenis

: pompa injeksi

Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi

:

-

Temperatur

= 25°C

-

Densitas H2SO4 (ρ) = 1061,7 kg/m3 = 66,2801 lbm/ft3

(Geankoplis, 1997)

-

Viskositas H2SO4 (µ) = 0,012 lbm/ft⋅detik = 5,200 cP

-

Laju alir massa (F)

Laju alir volume, Q =

=0,0012 kg/jam = 7.10-7 lbm/detik F 7.10-7 lb m /detik = = 1,1087.10−8 ft 3 /s = 3.10-10 m3/s 3 ρ 66,2801 lb m /ft

Diameter optimum, Di,opt = 0,133 × Q0,4 × µ0,2 dengan : Di,opt = diameter optimum (m) Q

(Othmer, 1967)

= laju volumetrik (m3/s)

(Peters et.al., 2004) ρ

= densitas (kg/m3)

µ

= viskositas (Pa.s)

Maka : Di,opt = 0,133 × (3.10-10)0,4× (0,0012)0,2 = 0,0001 m = 0,0055 in

Spesifikasi pipa yang digunakan: - Ukuran pipa nominal

= 1/8 in

-

Schedule pipa

= 40

-

Diameter dalam (ID)

= 0,2690 in = 0,0224 ft

-

Diameter luar (OD)

= 0,4050 in = 0,0338 ft

-

Luas penampang dalam (At) = 0,0004 ft2

-

Bahan konstruksi

Kecepatan linier, v =

(Geankoplis, 1997)

= commercial steel Q 1,1087.10−8 ft 3 /s = = 0,00003 ft/s At 0,0004 ft 2

Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D 66,2801(0,00003)(0,0224 ) = = 0,0034 μ 0,0120

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Aliran adalah laminar, maka : f = 16/NRe = 16/0,0034 = 4.662,0284 Friction loss : 1 sharp edge entrance

  A   v2 0,000032 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α = 5,9701.10-12 ft.lbf/lbm

2 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

0,000032 v2 =2 (0,75) 2 × 32,174 2g c

= 1,791.10-11 ft.lbf/lbm 1 check valve

: hf = n Kf.

0,000032 v2 = 1 (2) 2 × 32,174 2g c = 2,3880.10-11 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 30 ft

: Ff = 4f

∆l.v 2 (30).10,000032 = 4(4662,0284) D.2g c (0,0224).2 × 32,174

= 2,9798.10-4 ft.lbf/lbm : hf = n Kf.

Sharp edge exit

0,000032 v2 =1 (1) 2 × 32,174 2g c

= 1,1940.10-11 ft.lbf/lbm

Total Friction loss : ΣF = 2,9798.10-4 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

P −P 1 2 v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 104,3914 kPa = 2180,2708 1bf/ft2 P2 = 108,7604 kPa = 2271,5211lbf2 ΔP=

P2 − P1

ρ

=

2271,5211 − 2180,2708 = 1,3767 ft.lbf/lbm 66,2801

Tinggi pemompaan ΔZ = 20 ft maka : 0 +

32,174 (20) + 1,3767 + 2,9798.10− 4 + Ws = 0 32,174

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Ws = - 21,3767 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 21,3767= - 0.8 x Wp Wp = 42,6512 lbf/lbm

Daya pompa : P = m x Wp = 7.10-8 lbm/s x 38,6031lbf/lbm P = 3,1105.10-8 hp

19. Penukar Kation/Cation Exchanger (CE) Fungsi

: Mengurangi kesadahan air

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal

Bahan konstruksi

: Carbon steel SA-283 grade C

Kondisi penyimpanan : Temperatur = 25°C Tekanan

= 1 atm

Data : Laju massa air

= 1745,6471kg/

Densitas air

= 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3

(Geankoplis,1997)

Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan

= 20 %

Ukuran Cation Exchanger Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar kation

= 3 ft = 0,9144 m

- Luas penampang penukar kation = 9,6200 ft2 Tinggi resin dalam cation exchanger = 2,5 ft Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3,0 ft Diameter tutup = diameter tangki = 0,9144 m = 3 ft Rasio axis = 2 : 1 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tinggi tutup =

1 (0,9144) = 0,2286 ft 4

(Brownell,1959)

Sehingga, tinggi cation exchanger = 0,2286 m +(2) 0,9144 m = 2,0574 m Tebal Dinding Tangki Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa Phid = ρ x g x l = 995,6800 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,7620 m = 7,4354.103 Pa = 7,4354 kPa Ptotal = 7,4354 kPa + 101,325 kPa = 108,7604 Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (108,7604 kPa) = 114,1985 kPa Joint efficiency = 0,8 Allowable stress = 12.650 psia = 87.218,714 kPa

(Brownell, 1959) (Brownell, 1959)

Tebal shell tangki: PD 2SE − 1,2P (114,1985 kPa) (0,4572 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(114,1985 kPa) = 0,0007 m = 0,0295 in

t=

Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0295 in + 1/8 in = 0,1545 in

20. Pompa Utilitas (PU-10) Fungsi

: memompa air dari cation exchanger ke anion exchanger

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: -

Temperatur

= 25°C

-

Densitas air (ρ)

= 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3

-

Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 1,9371 lbm/ft⋅jam

-

Laju alir massa (F) = 1745,6471 kg/jam = 1,0690 lbm/detik

Laju alir volume, Q =

(Geankoplis, 1997) (Geankoplis, 1997)

F 1,0690 lb m /detik = = 0,0172 ft 3 /s = 2,9.10-5 m3/s ρ 62,1586 lb m /ft 3

Diameter optimum, Di,opt = 3,9 × (0,0172)0,45× (62,1586)0,13

(Peters et.al., 2004)

= 0,0893 ft = 1,0720 in

Digunakan pipa dengan spesifikasi:

(Geankoplis, 1997)

- Ukuran pipa nominal

= 1,25 in

- Schedule pipa

= 80

- Diameter dalam (ID)

= 1,2780 in = 0,1065 ft

- Diameter luar (OD)

= 1,6600 in = 0,1383 ft

- Luas penampang dalam (at) = 0,0089 ft2 - Bahan konstruksi Kecepatan linier, v =

= commercial steel Q 0,0172 ft 3 /s = = 1,9324 ft/s at 0,0089 ft 2

Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (62,1586)(1,9324)(0,1065) = = 2,3774.10 4 (turbulen) μ 0,0005

Untuk pipa commercial steel dan pipa 1,25 in Sc.80, diperoleh ε

D

= 0,0014.

Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 diperoleh f = 0,0070 Friction loss : 1 sharp edge entrance

  A   v2 1,93242 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α = 0,0290 ft.lbf/lbm

2 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1,93242 v2 =2 (0,75) 2 × 32,174 2g c

= 0,0870 ft.lbf/lbm Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1 check valve

: hf = n Kf.

1,93242 v2 = 1 (2) 2 × 32,174 2g c = 0,1161 ft.lbf/lbm

: Ff = 4f

Pipa lurus 30 ft

∆l.v 2 (20).1,93242 = 4(0,0070) D.2g c (0,1065).2 × 32,174

= 0,3051 ft.lbf/lbm 1,93242 v2 : hf = n Kf. =1 (1) 2 × 32,174 2g c

Sharp edge exit

= 0,0580 ft.lbf/lbm Total Friction loss : ΣF = 0,5953 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 154,7913 kPa = 3232,9010 1bf/ft2 P2 = 108,7604 kPa = 2271,5211lbf2 ΔP=

P2 − P1

ρ

=

2271,5211 − 3232,9010 = -5,1287 ft.lbf/lbm 66,1586

Tinggi pemompaan ΔZ = 20 ft maka : 0 +

32,174 (20) + −5,1287 + 0,5953 + Ws = 0 32,174

Ws = - 15,4666 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 15,4666 = - 0.8 x Wp Wp = 6,4109 lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 1,0690 lbm/s x 6,4109 lbf/lbm P = 0,0125 hp

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

21. Tangki Pelarutan NaOH (TP-04) Fungsi

: Tempat membuat larutan NaOH

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283, grade C Jumlah

:1

Data : Laju alir massa NaOH

= 0,4600 kg/jam = 0,0004 lbm/s

Waktu regenerasi

= 24 jam

NaOH yang dipakai berupa larutan 5% (% berat) Densitas larutan NaOH 5% = 1518 kg/m3 = 94,7662 lbm/ft3 (Perry, 1999) Kebutuhan perancangan = 30 hari Faktor keamanan = 20%,

Perhitungan Ukuran Tangki Volume larutan, (V1) = Volume tangki

(0,0046 kg / jam) × (24)(30 hari ) (0,5)(1518 kg / m3 )

= 0,4364 m3

= 1,2 x 0,4364 m3 = 0,5236 m3

Volume silinder tangki (Vs)

=

π Di 2 Hs 4

(Brownell,1959)

Ditetapkan perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 1 : 1

Maka :

Vs =

πDi 3 4

= 0,5236 m3

Di = 0,1536 m Hs = Di = 0,6058 m

Tinggi cairan dalam tangki

=

volume cairan x tinggi silinder volume silinder

=

(0,4364 m3 )(0,6058 m) = 0,5049 m 0,5236 m3

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Phid = ρ x g x l = 1518 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,5049 m = 7,5104 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 7,5104 kPa + 101,325 kPa = 108,8354 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (108,8354 kPa) = 114,2772 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

PD 2SE − 1,2P (114,2772 kPa) (0,3029 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(114,2772kPa) = 0,0005 m = 0,0196 in

t=

Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0196 in + 1/8 in = 0,1446 in

Daya Pengaduk Jenis pengaduk

: flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah

Untuk turbin standar (McCabe, 1999), diperoleh: Da/Dt = 1/3

; Da = 1/3 x 0,6058 m = 0,2019 m

E/Da = 1

; E = 0, 0,2019 m

L/Da = ¼

; L = ¼ x 0,6058 m = 0,0505 m

W/Da = 1/5

; W = 1/5 x 0,6058 m = 0,0404 m

J/Dt

; J = 1/12 x 0,6058 m = 0,0505 m

= 1/12

dengan : Dt = diameter tangki Da = diameter impeller E = tinggi turbin dari dasar tangki Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

L = panjang blade pada turbin W = lebar blade pada turbin J

= lebar baffle

Kecepatan pengadukan, N = 1 putaran/det Viskositas NaOH 4% = 4.10-4 lbm/ft.det

(Othmer, 1967)

Bilangan Reynold, N Re

ρ N (D a )2 = μ

N Re =

(Geankoplis, 1997)

(94,7689 )(1)(0,0512 x3,2808)2 4 ⋅ 10

−4

= 9,6692.104

K T .n 3 .D a ρ P= gc

( McCabe,1999)

KT = 6,3

(McCabe,1999)

5

1hp 6,3.(1 put/det)3 .(0,6625 ft)5 (94,7689 lbm/ft 3 ) x 2 550 ft.lbf/det 32,174 lbm.ft/lbf.det = 0,0043 hp

P=

Efisiensi motor penggerak = 80 % Daya motor penggerak =

0,0043 = 0,005383 hp 0,8

22. Pompa Utilitas (PU-11) Fungsi

: memompa larutan natrium hidroksida dari tangki pelarutan natrium hidroksida ke penukar anion (anion exchanger)

Jenis

: pompa injeksi

Bahan konstruksi : commercial steel Jumlah

: 1

Kondisi operasi: - Temperatur

= 25°C

- Densitas NaOH (ρ) = 1518 kg/m3 = 94,7662 lbm/ft3

(Perry, 1999)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

- Viskositas NaOH(µ) = 0,0004 cP = 3.10-7 lbm/ft.s

(Othmer, 1967)

- Laju alir massa (F) = 0,4600 kg/jam = 3.10-4 lbm/detik F 3.10−4 lb m /detik - Laju alir volume, Q = = = 2,9726.10− 6 ft 3 /s 3 ρ 94,7662 lb m /ft = 8,4175.10-8 m3/s Diameter optimum, Di,opt = 0,133 × Q0,4 × µ0,2 dengan : Di,opt = diameter optimum (m) Q

= laju volumetrik (m3/s)

(Peters et.al., 2004) ρ

= densitas (kg/m3)

µ

= viskositas (Pa.s)

Maka : Di,opt = 3,9 × (2,9726.10-6)0,45× (94,7662)0,13 = 0,0230 in = 0,0006 m

Spesifikasi pipa yang digunakan:

(Geankoplis, 1997)

- Ukuran pipa nominal

= 1/8 in

-

Schedule pipa

= 40

-

Diameter dalam (ID)

= 0,2690 in = 0,0224 ft

-

Diameter luar (OD)

= 0,4050 in = 0,0338 ft

-

Luas penampang dalam (At) = 0,0004 ft2

-

Bahan konstruksi

= commercial steel

Q 2,9726.10−6 ft 3 /s Kecepatan linier, v = = = 0,0074 ft/s At 0,0004 ft 2 Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D 94,7662(0,0074 )(0,0224 ) = = 5,4609.104 −8 μ 3.10

Untuk pipa commercial steel dan pipa 1/8 in Sc.40, diperoleh ε

D

= 0,0067.

Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 diperoleh f = 0,0080 Friction loss : 1 sharp edge entrance

  A   v2 0,00742 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α = 4,2913.10-7 ft.lbf/lbm

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

2 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

0,00742 v2 =2 (0,75) 2 × 32,174 2g c

= 1,2874.10-6 ft.lbf/lbm 1 check valve

: hf = n Kf.

0,00742 v2 = 1 (2) 2 × 32,174 2g c = 1,7165.10-6 ft.lbf/lbm

∆l.v 2 (30).0,00742 : Ff = 4f = 4(0,0080) D.2g c (0,0224).2 × 32,174

Pipa lurus 30 ft

= 3,6756.10-5 ft.lbf/lbm 0,00742 v2 : hf = n Kf. =1 (1) 2 × 32,174 2g c

Sharp edge exit

= 8,5827.10-7 ft.lbf/lbm Total Friction loss : ΣF = 4,1047.10-5 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 108,8354 kPa = 2273,0806 1bf/ft2 P2 = 108,7604 kPa = 2271,5211lbf2 ΔP=

P2 − P1

ρ

=

2271,5211 − 2273,0806 = -0,0165 ft.lbf/lbm 94,7662

Tinggi pemompaan ΔZ = 20 ft maka : 0 +

32,174 (20) + −0,0165 + 4,1047.10−5 + Ws = 0 32,174

Ws = - 19,9835 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 19,9835 = - 0.8 x Wp Wp = 24,9794 lbf/lbm

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Daya pompa : P = m x Wp = 0,0003 lbm/s x 24,9794 lbf/lbm P = 1,279.10-5 hp

23. Penukar Anion (anion exchanger) (AE) Fungsi

: Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel

Bentuk

: Silinder tegak dengan tutup atas dan bawah elipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-53, Grade B Jumlah

:1

Kondisi operasi

: Temperatur = 250C Tekanan

= 1 atm

Laju massa air

= 1,7456.103 kg/jam = 1,7532 m3/jam

Densitas air

= 9,9568.102 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3

(Geankoplis,

1997) Kebutuhan perancangan = 1 jam Faktor keamanan

= 20 %

Ukuran Anion Exchanger Dari Tabel 12.3, The Nalco Water Handbook, diperoleh: - Diameter penukar anion

= 3 ft = 0,9144 m

- Luas penampang penukar anion

= 9,6200 ft2

Tinggi resin dalam anion exchanger = 2,5 ft = 0,7620 m Tinggi silinder = 1,2 × 2,5 ft = 3 ft = 0,914 m Diameter tutup = diameter tangki = 0,9144 m Rasio axis = 2 : 1 Tinggi tutup =

1 (0,9144) = 0,2286 m 4

(Brownell,1959)

Sehingga, tinggi anion exchanger = 0,9144 (2) + 0,2286 = 2,0574 m Tebal Dinding Tangki Phid = ρ x g x l Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 9,9568.102 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 0,7620 m = 7,4354 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 7,4354 kPa + 101,325 kPa = 108,7604 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (108,7604 kPa) = 114,1985 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

PD 2SE − 1,2P (114,1985 kPa) (0,4572 m) = 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(114,1985kPa) = 0,0007 m = 0,0295 in

t=

Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal shell yang dibutuhkan = 0,0295 in + 1/8 in = 0,1545 in 24. Pompa Utilitas (PU-12) Fungsi

: memompa air dari anion exchanger ke deaerator

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : commercial steel Kondisi operasi: -

Temperatur

= 25°C

-

Densitas air (ρ)

= 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3

-

Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft⋅jam

-

Laju alir massa (F) = 1,0632.104 kg/jam = 6,5113 lbm/detik

Laju alir volume, Q =

(Geankoplis, 1997) (Geankoplis, 1997)

F 6,5113lb m /detik = = 0,0829 ft 3 /s = 0,0030 m3/s 3 ρ 62,1586 lb m /ft

Diameter optimum, Di,opt = 3,9 × (0,0829)0,45× (78,5363)0,13

(Peters et.al., 2004)

= 2,2428 in Digunakan pipa dengan spesifikasi:

(Geankoplis, 1997)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

- Ukuran pipa nominal

= 2,5 in

- Schedule pipa

= 40

- Diameter dalam (ID)

= 2,4690 in = 0,2058 ft

- Diameter luar (OD)

= 2,8750 in = 0,2396 ft

- Luas penampang dalam (at) = 0,0332 ft2 - Bahan konstruksi Kecepatan linier, v =

= commercial steel Q 0,0829 ft 3 /s = = 22,4957 ft/s at 0,0332 ft 2

Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (78,5363)(2,4957)(0,2058) = = 7,4949.10 4 (turbulen) μ 0,0005

Untuk pipa commercial steel dan pipa 2,5 in Sc.40, diperoleh ε

D

= 0,0007.

Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 diperoleh f = 0,0050

Friction loss : 1 sharp edge entrance

  A   v2 2,4957 2 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α = 0,0484 ft.lbf/lbm

2 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

2,4957 2 v2 =2 (0,75) 2 × 32,174 2g c

= 0,1452 ft.lbf/lbm 1 check valve

: hf = n Kf.

Pipa lurus 30 ft

: Ff = 4f

2,4957 2 v2 = 1 (2) = 0,1936 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

∆l.v 2 (30).2,4957 2 = 4(0,0050) D.2g c (0,2058).2 × 32,174

= 0,2823 ft.lbf/lbm Sharp edge exit

2,4957 2 v2 : hf = n Kf. =1 (1) 2 × 32,174 2g c = 0,0968 ft.lbf/lbm

Total Friction loss : Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

ΣF = 0,7663 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 108,7604 kPa = 2271,5211 lbf/ft2 P2 = 101,3250 kPa = 3744,5845 lbf/ft2 ΔP=

P2 − P1

ρ

=

3744,5845 − 2271,5211 = 18,7565 ft.lbf/lbm 78,5363

Tinggi pemompaan ΔZ = 30 ft maka : 0 +

32,174 (30) + 18,7565 + 0,7663 + Ws = 0 32,174

Ws = - 49,5227 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp -

49,5227 = - 0.8 x Wp

Wp = 61,9034 bf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 6,5113 lbm/s x 61,9034 lbf/lbm P = 0,7329 hp

25. Deaerator (DE) Fungsi

: Menghilangkan gas-gas yang terlarut dalam air umpan ketel

Bentuk

: Silinder horizontal dengan tutup atas dan bawah elipsoidal

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-283, Grade C Jumlah

:1

Kondisi operasi

: Temperatur = 250C Tekanan

Kebutuhan Perancangan :

= 1 atm 24 jam

Laju alir massa air = 1,0632.104 kg/jam Densitas air (ρ)

= 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3

(Perry, 1999)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 20 %

Faktor keamanan

Perhitungan Ukuran Tangki : Volume air, Va =

1,0632.104 kg/jam × 24 jam = 256.2848 m3 3 995,68 kg/m

Volume tangki, Vt = 1,2 × 256.2848 m3 = 307.5418 m3 a. Diameter dan panjang tangki 

Volume dinding tangki (Vs) Vs = Vs =



4

L, dengan L direncanakan 2: 3

2πDi 3 6

Volume tutup tangki (Ve) Ve =



πDi 2

πDi 3 24

Volume tangki(V) V = Vs + Ve

1πDi 3 307,5418 = 72 Di = 6,3922 m ; L = 9,5882 m r

= 3,1961 m

b. Diameter dan tutup tangki Diameter tutup = diameter tangki = 6,3922 m Rasio axis = 2 : 1 Tinggi tutup =

1 4

(

6,3922 ) = 1,5980 m

Tinggi cairan dalam tangki = =

volume cairan x diameter volume silinder

256,2848 x9,5882 = 7,9902 m 307,5418

Sehingga, tinggi deaerator = 1,5980 (2) + 9,5882 = 12,7843 m

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 7,9902 m = 77,9657 kPa Tekanan udara luar, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 77,9657 kPa + 101,325 kPa = 179,2907 kPa Faktor kelonggaran = 5 % Maka, Pdesign = (1,05) (179,2907 kPa) = 188,2552 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa

(Brownell,1959)

Tebal dinding tangki:

PD SE − 0,6P (188,2552kPa) (3,1961 m) = (87.218,714 kPa)(0,8) − 0,6(188,2552 kPa) = 0,0086 m = 0,3400 in

t=

Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal dinding yang dibutuhkan

= 0,3400 in + 1/8 in = 0,4650 in

26. Pompa Utilitas (PU-13) Fungsi

: memompa air dari deaerator ke ketel uap

ke Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : commercial steel

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kondisi operasi: -

Temperatur

= 25°C

-

Densitas air (ρ)

= 995,6800 kg/m3 = 78,5363 lbm/ft3

-

Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 1,9371 lbm/ft⋅jam

-

Laju alir massa (F)

Laju alir volume, Q =

(Geankoplis, 1997) (Geankoplis, 1997)

= 10632 kg/jam = 6,5113lbm/detik

F 6,5113 lb m /detik = = 0,0829 ft 3 /s = 0,0030 m3/s ρ 78,5363 lbm /ft 3

Diameter optimum, Di,opt = 3,9 × (0,0829)0,45× (78,5363)0,13

(Peters et.al., 2004)

=2,2428 in = 0,1869 ft

Digunakan pipa dengan spesifikasi:

(Geankoplis, 1997)

- Ukuran pipa nominal

= 2,5 in

- Schedule pipa

= 40

- Diameter dalam (ID)

= 2,4690 in = 0,2058 ft

- Diameter luar (OD)

= 2,8750 in = 0,2396 ft

- Luas penampang dalam (at) = 0,0332 ft2 - Bahan konstruksi Kecepatan linier, v =

= commercial steel Q 0,0829 ft 3 /s = = 2,4972 ft/s at 0,0332 ft 2

Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (78,5363)(2,4972)(0,2058) = = 7,4994.10 4 (turbulen) μ 0,0005

Untuk pipa commercial steel dan pipa 2,5 in Sc.40, diperoleh ε

D

= 0,0007.

Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 diperoleh f = 0,0050 Friction loss : 1 sharp edge entrance

  A   v2 2,49722 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α = 0,0485 ft.lbf/lbm

2 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

2,49722 v2 =2 (0,75) 2 × 32,174 2g c

= 0,1454 ft.lbf/lbm Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

2,49722 v2 = 1 (2) = 0,1938 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

: hf = n Kf.

Pipa lurus 30 ft

∆l.v 2 (30).2,49722 : Ff = 4f = 4(0,0050) D.2g c (0,2058).2 × 32,174 = 0,2826 ft.lbf/lbm

2,49722 v2 =1 (1) : hf = n Kf. 2 × 32,174 2g c

Sharp edge exit

= 0,0969 ft.lbf/lbm 1 Tee

: hf = n Kf.

2,49722 v2 =1 (1) 2 × 32,174 2g c

= 0,0969 ft.lbf/lbm Total Friction loss : ΣF = 0,8641 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 83074,5845 lbf/ft2 P2 = 3744,5845 lbf/ft2 ΔP=

P2 − P1

ρ

=

3744,5845 − 83074,5845 = -1,0101.103 ft.lbf/lbm 78,5363

Tinggi pemompaan ΔZ =40 ft maka : 0 +

32,174 (40) + 1,0101.103 + 0,8641 + Ws = 0 32,174

Ws = - 969,2395 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 969,2395 = - 0.8 x Wp Wp = 11,4749 bf/lbm Daya pompa : P = m x Wp Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 6,5113 lbm/s x 11,4749 lbf/lbm P = 14,3431 hp

27. Ketel Uap (KU) Fungsi

: Menyediakan uap untuk keperluan proses

Jenis

: Ketel pipa api

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : Carbon steel Data : Total kebutuhan uap

= 11108,4461 kg/jam = 2449,0060 lbm/jam

Uap panas lanjut yang digunakan bersuhu 250 0C pada tekanan 1 atm. Entalpi steam (H) = 2214273,3582 kj/kg = 9519,8126 Btu/lbm W =

34,5 x P x 970,3 H

P =

(2449,0060 )(9519,8126) = 696,4551 Hp (34,5)(970,3)

(Caplan, 1980)

Menghitung jumlah tube Dari ASTM Boiler Code, permukaan bidang pemanas = 10 ft2/hp. Luas permukaan perpindahan panas, A = P x 10 ft2/hp A = 696,4551 hp x 10 ft2/hp A = 6964,551 ft2 Direncanakan menggunakan tube dengan spesifikasi : - Panjang tube

= 100 ft

- Diameter tube

= 3 in

- Luas permukaan pipa, a’ = 0,9170 ft2 / ft Sehingga jumlah tube = Nt =

(6964,5509 ft 2 ) A = 100 ft x 0,9170 ft 2 / ft L x a'

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Nt = 75,9493 Nt = 76 buah

28. Pompa Utilitas (PU-14) Fungsi

: memompa air dari tangki utilitas (TU-1) ke menara pendingin air

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : commercial steel

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 25°C

-

Densitas air (ρ)

= 995,6800 kg/m3 = 64,68lbm/ft3

-

Viskositas air (µ)

= 0,8007 cP = 5,38.10-4 lbm/ft⋅jam (Geankoplis, 1997)

-

Laju alir massa (F)

= 17456 kg/jam = 1,069 lbm/detik

Debit air/laju alir volumetrik, Q =

(Geankoplis, 1997)

F 1,069031 lb m /s = ρ 64,68 lb m /ft 3

= 0,0165 ft3/s = 0,00048 m3/s Diameter optimum, Di,opt

= 3,9 × Q0,45 × ρ0,13

(Peters et.al., 2004)

= 3,9 × (0,0165)0,45× (64,68)0,13 = 1,0584 m = 41,6704 in

Ukuran spesifikasi pipa :

(Geankoplis, 1997)

- Ukuran pipa nominal

= 1,5 in

- Schedule pipa

= 40

- Diameter dalam (ID)

= 1,3800 in = 0,1150 ft

- Diameter luar (OD)

= 1,6600 in = 0,1383 ft

- Luas penampang dalam (At) = 0,0104 ft2 - Bahan konstruksi

= commercial steel

Kecepatan linier, v =

Q 0,0165 ft 3 /s = = 1,5892 ft/s At 0,0104 ft 2

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (64,68)(1,5892)(0,1150 ) = = 2,1969.104 μ 0,000538

Karena NRe >4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan pipa 1,5 in Sc40, diperoleh : ε

D

= 0,0013

Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 4412,4795 dan ε

D

= 0,0013,

diperoleh : f = 0,0065 Friction loss :

  A   v2 1,58922 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0196 ft.lbf/lbm

1,58922 v2 : hf = n Kf. =2 (0,75) 2 × 32,174 2g c

0

2 buah elbow 90 C

= 0,0294 ft.lbf/lbm 1 check valve

1,58922 v2 : hf = n Kf. = 1 (2) 2 × 32,174 2g c = 0,0785 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 20 ft

∆l.v 2 (20).1,58922 = 4(0,00656) : Ff = 4f D.2g c (0,1150).2 × 32,174 = 0,1775 ft.lbf/lbm

Sharp edge exit

: hf = n Kf.

1,58922 v2 =1 (1) 2 × 32,174 2g c

= 0,0392 ft.lbf/lbm Total Friction loss : ΣF = 0,3443 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

P −P 1 2 v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 108,7604 kPa = 2271,52111bf/ft2 P2 = 108,7604 kPa = 2271,5211lbf2 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 20 ft maka : 0 +

32,174 (20) + 0 + 0,3443 + Ws = 0 32,174

Ws = - 20,3443 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 20,3443 = - 0.8 x Wp Wp = 25,4303 lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 1,0690 lbm/s x 25,4303 lbf/lbm P = 0,0494 hp

29. Pompa Utilitas (PU-15) Fungsi

: memompa air dari tangki utilitas - 01 ke tangki utilitas-02

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : commercial steel

Kondisi operasi: -

Temperatur

= 25°C

-

Densitas air (ρ)

= 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3

-

Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft⋅jam

-

Laju alir massa (F) = 3,5173.104 kg/jam = 21,5400 lbm/detik

Laju alir volume, Q =

(Geankoplis, 1997) (Geankoplis, 1997)

F 21,5400 lb m /detik = = 0,3465 ft 3 /s = 98.10-4 m3/s 3 ρ 62,1586 lbm /ft

Diameter optimum, Di,opt = 0,363 × (98.10-4)0,45× (62,1586)0,13 (Peters et.al., 2004) = 4,1410 in

Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 5 in

- Schedule pipa

= 80

(Geankoplis, 1997)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

- Diameter dalam (ID)

= 4,8130 in = 0,4011 ft

- Diameter luar (OD)

= 5,5630 in = 0,4636 ft

- Luas penampang dalam (at) = 0,1263 ft2 - Bahan konstruksi

= commercial steel

Q 0,3465 ft 3 /s Kecepatan linier, v = = = 2,7437 ft/s at 0,1263 ft 2 Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (62,1586)(2,7437(0,4011) = = 1,2713.105 (turbulen) μ 0,0005

Untuk pipa commercial steel dan pipa 5 in Sc.80, diperoleh ε

D

= 0,0045.

Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 diperoleh f = 0,0085 Friction loss :

  A   v2 2,7437 2 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0585 ft.lbf/lbm 2 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

2,7437 2 v2 =2 (0,75) 2 × 32,174 2g c

= 0,1755 ft.lbf/lbm 1 check valve

: hf = n Kf.

Pipa lurus 30 ft

: Ff = 4f

2,7437 2 v2 = 1 (2) = 0,2340 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

∆l.v 2 (30).2,7437 2 = 4(0,0085) D.2g c (0,4011).2 × 32,174

= 0,2975 ft.lbf/lbm Sharp edge exit

: hf = n Kf.

2,7437 2 v2 =1 (1) 2 × 32,174 2g c

= 0,1170 ft.lbf/lbm Total Friction loss : ΣF = 0,8825 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

P1 = 101,3250 kPa P2 = 101,3250 kPa ΔP= = 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 30 ft maka : 0 +

32,174 (30) + 0 + 0,8825 + Ws = 0 32,174

Ws = - 30,8825 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 30,8825 = - 0.8 x Wp Wp = 38,6031 bf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 21,54 lbm/s x 38,6031lbf/lbm P = 1,5118 hp

30. Tangki Pelarutan Kaporit (TP-05) Fungsi

: Tempat membuat larutan klorin untuk proses klorinasi air domestik

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Plate steel, SA-167, Tipe 304 Jumlah

:1

Kondisi operasi

: Temperatur = 28 0C Tekanan

= 1 atm

A. Volume tangki Kaporit yang digunakan

= 2 ppm

Kaporit yang digunakan berupa larutan 70% (% berat) Laju massa kaporit

= 0,0021 kg/jam

Densitas larutan kaporit 70% = 1272 kg/m3 = 79,4088 lbm/ft3 (Perry, 1997) Kebutuhan perancangan

= 90 hari

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Volume larutan, (V1) =

0,0021kg/jam x 24jam/hari x9 0 hari 0,7 x 1272 kg/m 3 = 0,0051 m3

Faktor kelonggaran

= 20%, maka :

Volume tangki

= 1,2 x 0,0051 m3 = 0,0061 m3

B. Diameter dan tebal tangki Volume silinder tangki (Vs) Vs =

π Di 2 Hs 4

dimana :

Ditetapkan

(Brownell & Young, 1959)

Vs

= Volume silinder (ft3)

Di

= Diameter dalam silinder (ft)

Hs

= Tinggi tangki silinder (ft)

: Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : Di = 3 : 2

Maka :

3πDi3 Vs = 8 3πDi3 0,0061 = 8 Di

= 0,1732 m , r = 0,0866 m

Hs

= 0,2597 m

Tinggi cairan dalam tangki =

0,0051 × 0,2597 m3 = 0,2164m 0,0061

Tebal dinding tangki -

P Hidrostatis = ρ x g x h = 1272 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 0,2164 = 2,6981 kPa

Tekanan operasi, 1 atm = 101,325 kPa P = 2,6981 + 101,325 = 104,0231kPa Faktor keamanan untuk tekanan = 5% Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

P desain

= 1,05 x (104,0231) = 109,2243 kPa

Allowable stress (s)

= 87.218,714 kPa

Efisiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi

= 1/8 in

(Timmerhaus, 1980)

Tebal dinding silinder tangki : t=

PD 2 SE − 1,2 P

t=

(109,2243)(0,0866) 2(87.218,714)(0,8) − 1,2(109,2243)

t = 0,0001 m = 0,0053 in

Faktor korosi

= 1/8 in

Maka tebal dinding yang dibutuhkan

= 0,0053 in + 1/8 in = 0,1303 in

C. Daya Pengaduk tipe pengaduk : plat 6 balde turbin impeller jumlah baffle : 4 buah untuk turbin standar (Mc Cabe, 1999), diperoleh : Dt/Da = 3,

; Da= 1/3 x 0,1732 m = 0,0577 m

E/Da = 1

; E = 0,0577 m

L/Da = ¼

; L= ¼ x 0,1732 m = 0,0144 m

(Brown, 1978)

W/Da = 1/5 ; W = 1/5 x 0,1732 m = 0,0115 m J/Dt

= 1/12 ; J = 1/12 x 0,1732 m = 0,0144 m

Kecepatan pengadukan, N

= 1 rps

Viskositas kaporit 70% = 6,7197. 10-4 lbm/ft.det

(Kirk Othmer, 1967)

Bilangan Reynold,

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

NRe

=

ρN(Di) 2 µ

=

(79,4082)(1)(0,1894) = 4,2375.103 7.10− 4

Dari table 9-2, McCabe, 1999, diperoleh Np = 6,3 sehingga : P

=

Np N 3 Di5 ρ gc

=

(6,3)(1)3 (0,1894)5 (79,4088) 32,174(550)

= 1,6245.10-9 Efisiensi motor penggerak

= 80%

Daya motor penggerak

=

1,6245.10−9 = 2,0306. 10-9 Hp 0,8

31. Pompa Utilitas (PU-16) Fungsi

: memompa larutan kaporit dari tangki pelarutan kaporit ke tangki utilitas-02

Jenis

: pompa injeksi

Bahan konstruksi : commercial steel

Kondisi operasi: -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas kaporit (ρ)

= 1272 kg/m3 = 79,411 lbm/ft3

-

Viskositas kaporit (µ) = 0,0007⋅lbm/ft⋅detik = 4,51556.10-7 lbm/ft.s (Perry, 1997)

-

Laju alir massa (F)

(Perry, 1997)

= 0,0021 kg/jam = 1,2860 .10-6 lbm/detik

F 1.28610-6 lb m /detik Laju alir volume, Q = = = 1,6195.10−8 ft 3 /s 3 ρ 79,411 lb m /ft Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 4,5860.10-10 m3/s Diameter optimum, Di = 3,9 × Q0,45 × µ0,2

(Timmerhaus, 1980)

= 3,9× (1,6195.10-8)0,36× (0,0007)0,18 = 0,0013 in = 0,0001 ft

Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 1/8 in

- Schedule pipa

= 40

- Diameter dalam (ID)

= 0,2690 in = 0,0224 ft

- Diameter luar (OD)

= 0,4050 in = 0,0338 ft

(Foust, 1980)

- Luas penampang dalam (at) = 0,0004 ft2 - Bahan konstruksi Kecepatan linier, v =

= commercial steel Q 1,6195.10−8 ft 3 /s = = 0,00004 ft/s at 0,0004 ft 2

Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (79,411)(0,00004 )(0,0224) = = 1,5960.102 −7 μ 4,5156 ⋅ 10

Aliran adalah laminar, maka dari Appendix C-3, Foust, 1980, diperoleh f = 16/NRe = 16/159,6000 = 0,10025

Friction loss : 1 sharp edge entrance

  A2   v 2 (4.10−5 ) 2     : hc = 0,5 1 −   = 0,5(1 − 0)   2 × 1 × 32,174   A1   2α = 1,2738.1011 ft.lbf/lbm

2 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

(4.10−5 ) 2 v2 =2 (0,75) 2 × 32,174 2g c

= 3,821.10-11 ft.lbf/lbm 1 check valve

: hf = n Kf.

(4.10−5 ) 2 v2 = 1 (2) 2 × 32,174 2g c

= 5,0950.10-11 ft.lbf/lbm 2

Pipa lurus 30 ft

: Ff = 4f

∆l.v 2 (30).(4.10−5) = 4(0,10025) D.2g c (0,0224).2 × 32,174

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= 1,3671.10-8 ft.lbf/lbm Sharp edge exit

: hf = n Kf.

(4.10−5 ) 2 v2 =1 (1) 2 × 32,174 2g c

= 2,5475.10-11 ft.lbf/lbm Total Friction loss : ΣF = 1,3799.10-8 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 104,0231kPa = 2172,5795 lbf/ft2 P2 = 101,3250 kPa = 3007,8714 lbf/ft2 ΔP=

P2 − P1

ρ

=

3007,8714 − 2172,5795 = 10,5189 79,411

Tinggi pemompaan ΔZ = 20 ft maka : 0 +

32,174 (20) + 10,5189 + 1,3799.10−8 + Ws = 0 32,174

Ws = - 30,5189 lbf/lbm

Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 30,5189 = - 0.8 x Wp Wp = 38,1486 bf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 1,286.10-6 lbm/s x 38,6031lbf/lbm P = 8,920.10-8 hp 32. Tangki Utilitas (TU-06) Fungsi

: Menampung air dari tangki utilitas 1 untuk keperluan air domestik

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-5, grade B Jumlah

:1

Kondisi operasi : Temperatur

= 25oC

Laju massa air

= 1.7456.103 kg/jam

Densitas air

= 9,9568.102 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3 (Geankoplis, 1997)

Kebutuhan perancangan = 24 jam Perhitungan Ukuran Tangki : 1,7456.103 kg/jam × 24 jam Volume air, Va = = 42,0773 m3 2 3 9,9568.10 kg/m Volume tangki, Vt = 1,2 × 42,0773 m3 = 50,4928 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 2 : 3

1 2 πD H 4 1 3  50,4928 m3 = πD 2  D  4 2  3 50,5928 m3 = πD3 8 V=

D = 3,5002 m ;

H = 5,2503 m

r = 1,7501 m Tinggi cairan dalam tangki

=

volume cairan x tinggi silinder volume silinder

=

(42,0773)(50,4928) = 4,3752 m = 14,3542 ft (5,2503)

Tebal Dinding Tangki Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 995,68 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 4,3752 m = 42669,19 Pa = 42,6919 kPa Tekanan operasi, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 42,6919 + 101,325 kPa = 144,0169 kPa Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign = (1,05)(144,0169 kPa) = 151,2177 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

t=

PD 2SE − 1,2P

(151,2177 kPa) (1,7501 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(151,2177 kPa) = 0,0038 m = 0,1495 in

t=

Faktor korosi = 1/8 in. Tebal shell yang dibutuhkan = 0,01495 in + 1/8 in = 0,2745 in

33. Pompa Utiltas (PU-17) Fungsi

: memompa air dari tangki utilitas-02 ke kebutuhan domestik

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : commercial steel

Kondisi operasi : -

Temperatur

= 25°C

-

Densitas air (ρ)

= 995,6800 kg/m3 = 64,68lbm/ft3

-

Viskositas air (µ)

= 0,8007 cP = 5,38.10-4 lbm/ft⋅jam (Geankoplis, 1997)

-

Laju alir massa (F)

= 17456 kg/jam = 1,069 lbm/detik

Debit air/laju alir volumetrik, Q =

(Geankoplis, 1997)

F 1,069031 lb m /s = ρ 64,68 lb m /ft 3

= 0,0165 ft3/s = 0,00048 m3/s Diameter optimum, Di,opt

= 3,9 × Q0,45 × ρ0,13

(Peters et.al., 2004)

= 3,9 × (0,0165)0,45× (64,68)0,13 = 1,0584 m = 41,6704 in Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Ukuran spesifikasi pipa :

(Geankoplis, 1997)

- Ukuran pipa nominal

= 1,5 in

- Schedule pipa

= 40

- Diameter dalam (ID)

= 1,3800 in = 0,1150 ft

- Diameter luar (OD)

= 1,6600 in = 0,1383 ft

- Luas penampang dalam (At) = 0,0104 ft2 - Bahan konstruksi

= commercial steel

Kecepatan linier, v =

Q 0,0165 ft 3 /s = = 1,5892 ft/s At 0,0104 ft 2

Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (64,68)(1,5892)(0,1150 ) = = 2,1969.104 μ 0,000538

Karena NRe >4000, maka aliran turbulen. Untuk pipa commercial steel dan pipa 1,5 in Sc40, diperoleh : ε

D

= 0,0013

Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 untuk NRe = 4412,4795 dan ε

D

= 0,0013,

diperoleh : f = 0,0065

Friction loss : 1 sharp edge entrance

  A   v2 1,58922 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α = 0,0196 ft.lbf/lbm

2 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

1,58922 v2 =2 (0,75) 2 × 32,174 2g c

= 0,0294 ft.lbf/lbm 1 check valve

: hf = n Kf.

1,58922 v2 = 1 (2) 2 × 32,174 2g c = 0,0785 ft.lbf/lbm

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Pipa lurus 20 ft

: Ff = 4f

∆l.v 2 (20).1,58922 = 4(0,00656) D.2g c (0,1150).2 × 32,174

= 0,1775 ft.lbf/lbm : hf = n Kf.

Sharp edge exit

1,58922 v2 =1 (1) 2 × 32,174 2g c

= 0,0392 ft.lbf/lbm Total Friction loss : ΣF = 0,3443 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 108,7604 kPa = 2271,52111bf/ft2 P2 = 108,7604 kPa = 2271,5211lbf2 ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 20 ft maka : 0 +

32,174 (20) + 0 + 0,3443 + Ws = 0 32,174

Ws = - 20,3443 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 20,3443 = - 0.8 x Wp Wp = 25,4303 lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 1,0690 lbm/s x 25,4303 lbf/lbm P = 0,0494 hp

34. Pompa Utilitas (PU-18) Fungsi

: memompa air dari tangki utilitas -01 ke kebutuhan air proses

Jenis

: pompa sentrifugal

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : commercial steel

Kondisi operasi: -

Temperatur

= 25°C

-

Densitas air (ρ)

= 995,68 kg/m3 = 62,1586 lbm/ft3

-

Viskositas air (µ) = 0,8007 cP = 0,0005 lbm/ft⋅jam

-

Laju alir massa (F) = 3,5173.104 kg/jam = 21,5400 lbm/detik

Laju alir volume, Q =

(Geankoplis, 1997) (Geankoplis, 1997)

F 21,5400 lb m /detik = = 0,3465 ft 3 /s = 98.10-4 m3/s 3 ρ 62,1586 lb m /ft

Diameter optimum, Di,opt = 0,363 × (98.10-4)0,45× (62,1586)0,13 (Peters et.al., 2004) = 4,1410 in

Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 5 in

- Schedule pipa

= 80

- Diameter dalam (ID)

= 4,8130 in = 0,4011 ft

- Diameter luar (OD)

= 5,5630 in = 0,4636 ft

(Geankoplis, 1997)

- Luas penampang dalam (at) = 0,1263 ft2 - Bahan konstruksi

= commercial steel

Kecepatan linier, v =

Q 0,3465 ft 3 /s = = 2,7437 ft/s at 0,1263 ft 2

Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (62,1586)(2,7437(0,4011) = = 1,2713.105 (turbulen) μ 0,0005

Untuk pipa commercial steel dan pipa 5 in Sc.80, diperoleh ε

D

= 0,0045.

Dari Fig.2.10-3, Geankoplis,1997 diperoleh f = 0,0085 Friction loss : 1 sharp edge entrance

  A   v2 2,7437 2 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α = 0,0585 ft.lbf/lbm

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

2 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

2,7437 2 v2 =2 (0,75) 2 × 32,174 2g c

= 0,1755 ft.lbf/lbm 2,7437 2 v2 = 1 (2) = 0,2340 ft.lbf/lbm 2 × 32,174 2g c

1 check valve

: hf = n Kf.

Pipa lurus 30 ft

∆l.v 2 (30).2,7437 2 : Ff = 4f = 4(0,0085) D.2g c (0,4011).2 × 32,174 = 0,2975 ft.lbf/lbm

Sharp edge exit

: hf = n Kf.

2,7437 2 v2 =1 (1) 2 × 32,174 2g c

= 0,1170 ft.lbf/lbm Total Friction loss : ΣF = 0,8825 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 101,3250 kPa P2 = 101,3250 kPa ΔP= = 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 30 ft

maka : 0 +

32,174 (30) + 0 + 0,8825 + Ws = 0 32,174

Ws = - 30,8825 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp - 30,8825 = - 0.8 x Wp Wp = 38,6031 bf/lbm

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Daya pompa : P = m x Wp = 21,54 lbm/s x 38,6031lbf/lbm P = 1,5118 hp

35.

Tangki Bahan Bakar (TB) Fungsi

: Menyimpan bahan bakar

Bentuk

: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-53, grade B Jumlah

:1

Kondisi operasi

: Temperatur 30°C dan tekanan 1 atm

Laju volume solar

= 729,5539 L/jam = 0,4468 lbm/s

(Bab VII)

Densitas air

= 0,89 kg/l = 55,56 lbm/ft3

(Perry, 1997)

Kebutuhan perancangan = 7 hari

Perhitungan Ukuran Tangki : Volume solar (Va) = 729,5539 L/jam x 7 hari x 24 jam/hari = 1,2257.105 L = 122,5651 m3 Volume tangki, Vt = 1,2 × 122,5651 m3 = 147,0781 m3 Direncanakan perbandingan diameter dengan tinggi silinder, D : H = 1 : 2 1 2 πD H 4 1 147,0781 m3 = πD 2 (2D ) 4 3 147,0781m = 1,5708 D3 V=

D = 4,5409 m ;

H = 9,0818 m = 15,4320 ft

r = 2,2705 m Tinggi cairan dalam tangki

=

volume cairan x tinggi silinder volume silinder

=

(122,5651)(9,818) = 7,5682 m (147,0781)

Tebal Dinding Tangki Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tekanan hidrostatik Phid = ρ x g x l = 890,0712 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 7,5682 m = 66,0149 kPa Tekanan operasi, Po = 1 atm = 101,325 kPa Poperasi = 66,0149 + 101,325 kPa = 167,3399 kPa Faktor kelonggaran = 5 %. Maka, Pdesign = (1,05)(167,3399 kPa) = 175,7069 kPa Joint efficiency = 0,8

(Brownell,1959)

Allowable stress = 12650 psia = 87218,714 kPa

(Brownell,1959)

Tebal shell tangki:

t=

PD 2SE − 1,2P

(175,7069 kPa) (22705 m) 2(87.218,714 kPa)(0,8) − 1,2(1475,7069 kPa) = 0,0057 m = 0,2254 in

t=

Faktor korosi = 1/8 in. Tebal shell yang dibutuhkan = 0,2254 + 1/8 in = 0,3504 in

36.

Pompa Utilitas (PU-19) Fungsi

: memompa solar dari tangki solar ke ketel uap

Jenis

: pompa sentrifugal

Jumlah

: 1

Bahan konstruksi : commercial steel

Kondisi operasi: -

Temperatur

= 28°C

-

Densitas solar (ρ) = 890,0712 kg/m3 = 55,56 lbm/ft3

(Perry, 1997)

-

Viskositas solar (µ) = 1,1 cP = 7,392. 10-4 lbm/ft⋅jam

(Perry, 1997)

-

Laju volume (Q)

= 729,5539 L/jam = 2,0265.10-4 m3/detik = 0,0072 ft3/s

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Diameter optimum, De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13

(Timmerhaus, 1980)

= 3,9 × (2,0265.10-4 )0,45× (55,56)0,13 = 0,1552 m = 6,1108 in

Digunakan pipa dengan spesifikasi: - Ukuran pipa nominal

= 8 in

( Foust, 1980)

- Schedule pipa

= 80

- Diameter dalam (ID)

= 7,6250 in = 0,16354 ft

- Diameter luar (OD)

= 8,6250 in = 0,7187 ft

- Luas penampang dalam (at) = 0,3171 ft2 - Bahan konstruksi

= commercial steel

Q 0,0072 ft 3 /s Kecepatan linier, v = = = 0,0389 ft/s at 0,3171ft 2 Bilangan Reynold, N Re =

ρ v D (55,66 )(0,0389 )(0,6354) = = 3,8871.104 −4 μ 7,392. 10

Dari Appendix C-1, Foust, 1980, untuk bahan pipa commercial steel diperoleh ε

D

= 0,0002.

Dari Appendix C-3, Foust, 1980, untuk NRe = 3,8871.104 dan ε

D

= 0,0013,

diperoleh f = 0,0052

Friction loss : 1 sharp edge entrance

  A   v2 0,0022562 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α = 3,957.10-6 ft.lbf/lbm

2 buah elbow 900C

: hf = n Kf.

0,0022562 v2 =2 (0,75) 2 × 32,174 2g c

= 1,1873.10-05 ft.lbf/lbm 1 check valve

: hf = n Kf.

0,0022562 v2 = 1 (2) 2 × 32,174 2g c = 1,5830.10-5 ft.lbf/lbm

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Pipa lurus 20 ft

: Ff = 4f

(20).0,002256 2 ∆l.v 2 = 4(0,0052) D.2g c (0,6354).2 × 32,174

= 5,1819.10-6 ft.lbf/lbm Sharp edge exit

: hf = n Kf.

0,0022562 v2 =1 (1) 2 × 32,174 2g c

= 7,9150.10-5 ft.lbf/lbm Total Friction loss : ΣF = 4,4757.10-5 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g ( z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 2α ρ

(

)

(Geankoplis, 2003)

Diman v1= v2 P1 = 108,7604 kPa = 2271,52111bf/ft2 P2 = 108,7604 kPa = 2271,5211lbf2 ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 12 ft maka : 0 +

32,174 (12) + 0 + 4,4757.10−5 + Ws = 0 32,174

-Ws = -12 lbf/lbm = 0,0087 hp Efisiensi pompa, η = 80 % Daya pompa : P = Wp x 0,8 = 10,0087 x 0,8 P = 0,0108 hp

37. Bak Penampungan (BP) Fungsi

: untuk menampung limpahan dari clarifier

Jumlah

:1

Jenis

: beton kedap air

Data : Kondisi

: temperatur = 25 oC

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

tekanan

= 1 atm

= 995,68 kg/m3

- Densitas air (ρ)

(Geankoplis, 1997)

- Laju alir massa (F) = 42.861,8641 kg/jam - Laju alir volume (Q) =

42.861,8641kg / jam × 1 jam = 43,0478 m3/s 995,68 kg / m3

- Volume bak = 43,0478 m3/jam x 2 jam = 86,0957 m3 - Bak yang terisi adalah 90%, sehingga volume bak total =

86,0957 m3 0,9

= 95,6618 m3 Desain diperkirakan menggunakan spesifikasi : Panjang bak = 2 x lebar bak Volume bak = 95,6618 m3 = p x l x t = 2l x l x l 95,6681 = 2 l3 1 (95,6618) 2

l3

=

l

= 3,6300 m

Lebar bak = 3,630 m Panjang bak = 2 x 3,630 m = 7,2600 m Tinngi = lebar = 3,630 m

38. Refrigerator Fungsi : untuk mendinginkan air pendingin dari menara pendingin menjadi 15 0C. Tipe

: single stage refrigeration cycle Data desain : -

Suhu air masuk unit pendingin

= 30 0C = 86 0F

-

Suhu air keluar unit pendingin

= 15 0C = 59 0F

-

Jumlah air yang akan didinginkan = 4743.5649 kg/jam = 265,5313 kmol/jam

-

Perbedaan temperatur minimum

= 15 0F

Perhitungan : − Kapasitas refrigerasi Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kapasitas refrigerasi = panas yang diserap TH

Qc = n. ∫ Cp.dT TC

= 140794,2244 kJ/jam = 133.454,2411btu /hr − Menentukan Coefficient of Performance Pada titik (2), T = (86 – 59)0F = 27 0F Dari tabel 9.1 (Smith dan Vanness, 1996), diperoleh : P2 = 49,724 psia H2 = 108,705 btu/lb S2 = 0,22172 btu/lb.0R Pada titik (4), T = (86 + 59)0F = 145 0F Dari tabel 9.1 (Smith dan Vanness, 1996), diperoleh : P4 = 144,014 psia H4 = 45,79836 btu/lb S4 = 0,092918 btu/lb.0R S3 = S2 = 0,22172 btu/lb.0R. Dari gambar 9.3 (Smith dan Vanness, 1996) pada S = 0,22172 btu/lb.0R dan P = 144,014 psia, diperoleh : H3 = 118 btu/lb Keadaan (1) adalah campuran dua fasa, maka berlaku persamaan : S = (1 – x)Sl + xSv S1 = S4 = 0,092918 btu/lb.0R 0,092918 = (1 – x)0,05359 + x 0,22172 0,16813 x= 0,0393 x = 0,2339 Dengan demikian, H1 = (1 – x)Hl + xHv = (1 – 0,2339)24,694 + 0,2339 × 108,705 = 44,3452 btu/lb Coefficient of performance,ω :

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

ω= =

( H 2 − H1 ) ( H 3 − H 4 ) − ( H 2 − H1 )

(Smith dan Vanness, 1996)

108,705 − 44,3452 = 8,2073 (118 − 45,79836) − (108,705 − 44,3452)

− Menentukan laju sirkulasi regfrigerant

m =

Qc H 2 − H1

(Smith dan Vanness, 1996)

133.454,2411btu/jam (108,705 − 44,3452)btu/lb = 2073,5652 lb/jam = 940,5630kg/jam =

39. Pompa Utilitas (PU–20) Fungsi

: untuk memompakan air dari unit refrigerasi ke unit proses

Jenis

: pompa sentrifugal Laju alir massa (F)

= 4743.5649 kg/jam

= 02,9050 lbm/s

Densitas campuran (ρ)= 995,68 kg/m3

= 62,1586 lbm/ft3

Viskositas campuran = 0,8007 cP

= 0,0005 lbm/ft.s

Direncanakan untuk memakai 2 pompa, Laju alir volume (Q) =

F

ρ

=

2,9050 62,1586

= 0,0467 ft3/s

Perencanaan pompa : Diameter pompa optimum : De

= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13

(Peters dan Timmerhaus, 2004)

= 3,9 (0,0467)0,45 (62,1587)0,13 = 1,6810 in Dipilih material pipa commercial steel 2 in schedule 80, dengan : Diameter dalam (ID)

= 1,9390 in = 0,1616 ft

Diameter luar (OD)

= 2,375 in

= 0,1979 ft

Luas penampang pipa (A) = 0,0205 ft2 (inside sectional area) Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Kecepatan rata – rata fluida dalam pipa : Q A

v=

=

0,0467 0,0205

= 2,2797 ft/s

Sehingga : NRe =

ρ ×v× D µ

=

62,1586 × 2,2797 × 0,1616 0,0005

= 42.554,2044 Material pipa merupakan commercial steel, maka diperoleh :

ε

D

f

= 0,0009

(Foust,1979)

= 0,00551

(Foust,1979)

Friction loss :

  A   v2 2,2797 2 : hc = 0,5 1 −  2   = − 0 , 5 ( 1 0 )   2 × 1 × 32,174   A1   2α

1 sharp edge entrance

= 0,0404 ft.lbf/lbm

2,2797 2 v2 : hf = n Kf. =2 (0,75) 2 × 32,174 2g c

0

2 buah elbow 90 C

= 0,1212 ft.lbf/lbm 1 check valve

: hf = n Kf.

2,2797 2 v2 = 1 (2) 2 × 32,174 2g c = 0,1615 ft.lbf/lbm

Pipa lurus 20 ft

: Ff = 4f

∆l.v 2 (20).2,2797 2 = 4(0,0055) D.2g c (0,1616).2 × 32,174

= 0,2199 ft.lbf/lbm Sharp edge exit

: hf = n Kf.

2,2797 2 v2 =1 (1) 2 × 32,174 2g c

= 0,0808 ft.lbf/lbm Total Friction loss : ΣF = 0,6238 ft.lbf/lbm Dari persamaan Bernoulli :

1 2 P −P v2 − v12 + g (z2 − z1 ) + 2 1 + ∑ F + Ws = 0 (Geankoplis, 2003) 2α ρ

(

)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Diman v1= v2 P1 = 108,7604 kPa = 2271,52111bf/ft2 P2 = 108,7604 kPa = 2271,5211lbf2 ΔP= 0 Tinggi pemompaan ΔZ = 50 ft maka : 0 +

32,174 (50) + 0 + 0,6238 + Ws = 0 32,174

Ws = -50,6238 lbf/lbm Efisiensi pompa, η = 80 % Ws = - η x Wp -50,6238 = - 0.8 x Wp Wp = 63,2797 lbf/lbm Daya pompa : P = m x Wp = 2,9050 lbm/s x 63,2797lbf/lbm P = 0,3342 hp

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI Dalam rencana pra rancangan pabrik Glukosa digunakan asumsi sebagai berikut: Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Kapasiatas maksimum adalah 12000 ton/tahun Perhitungan didasarkan pada harga alat terpasang (HAT) Harga alat disesuaikan dengan basis 28 Januari 2009, dimana nilai tukar Dollar terhadap rupiah adalah US$ 1 = Rp 11300,- (News.Com, 28 Januari 2009)

1. Modal Investasi Tetap 1.1 Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)

A. Biaya Tanah Lokasi Pabrik Biaya tanah pada lokasi pabrik berkisar

Rp 150.000/m2.

Luas tanah seluruhnya

= 16241,5 m2

Harga tanah seluruhnya

= 16241,5 m2 × Rp 150.000/m2 = Rp 2.436.225.000,-

Biaya perataan tanah diperkirakan 5% dari harga tanah total (Timmerhause,1991) Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp 2.436.225.000,- = Rp 121.811.250,Total biaya tanah

= Rp 2.436.225.000,-+ Rp 121.811.250,= Rp. 2.558.036.250,-

B. Harga Bangunan Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan No

Nama Bangunan

Luas (m2)

Harga

Jumlah

1

Pos keamanan

15

800.000

12.000.000

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

2

Parkir

400

500.000

200.000.000

3

Taman

2000

250.000

500.000.000

4

Areal Bahan Baku

1000

1,200.000

1.200.000.000

5

Ruang kontrol

150

3.000.000

450.000.000

Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan......................................... (Lanjutan) 6 Areal Proses 4000 2.300.000 9.200.000.000 7

Areal Produk

700

1.250.000

875.000.000

8

Perkantoran

500

1,500,000

750.000.000

9

Laboratorium

200

1.550.000

310.000.000

10

Poliklinik

100

1.300.000

130.000.000

11

Kantin

50

1.200.000

60.000.000

12

Ruang Ibadah

100

1.500.000

150.000.000

13

Gudang Peralatan

100

1.250.000

125.000.000

14

Bengkel

70

1.150.000

80.500.000

15

RumahTimbangan

90

1.500.000

135.000.000

16

Unit Pemadam Kebakaran

40

850.000

34.000.000

17

Unit Pengolahan Air

600

1.100.000

660.000.000

18

Pembangkit Listrik

100

2.500.000

250.000.000

19

Pengolahan Limbah

800

1.000.000

800.000.000

20

Area Perluasan

1500

200.000

300.000.000

21

Pembangkit uap

100

1.500.000

150.000.000

22

Gudang bahan

150

1,500,000

225.000.000

23

jalan

2000

600.000

1.200.000.000

24

Area antara bangunan

1476.5

600.000

885.900.000

Total

16241.5

18.457.400.000

C. Perincian Harga Peralatan Harga peralatan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut: X  I  Cx = Cy  2   x   X 1   I y  m

(Timmerhaus, 1991)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

dimana: Cx = harga alat pada tahun 2009 Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X1 = kapasitas alat yang tersedia X2 = kapasitas alat yang diinginkan Ix = indeks harga pada tahun 2009 Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat)

Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift No.

Tahun (Xi)

Indeks (Yi)

Xi * Yi

Xi^2

Yi^2

1

1989

895

1780155

3956121

801025

2

1990

915

1820850

3960100

837225

3

1991

931

1853621

3964081

866761

4

1992

943

1878456

3968064

889249

5

1993

967

1927231

3972049

935089

6

1994

993

1980042

3976036

986049

7

1995

1028

2050860

3980025

1056784

8

1996

1039

2073844

3984016

1079521

9

1997

1057

2110829

3988009

1117249

10

1998

1062

2121876

3992004

1127844

11

1999

1068

2134932

3996001

1140624

12

2000

1089

2178000

4000000

1185921

13

2001

1094

2189094

4004001

1196836

14

2002

1103

2208206

4008004

1216609

Total

27937

14184

28307996

55748511 14436786

Sumber: Tabel 6-2, Peters et.al., 2004

Data :

n = 14

∑Xi = 27937

∑Xi*Yi = 28307996 ∑Xi² = 55748511

∑Yi = 14184 ∑Yi² = 14436786

Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2009 digunakan metode regresi koefisien korelasi: Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

r=

[n ⋅ ΣX i ⋅ Yi − ΣX i ⋅ ΣYi ] (n ⋅ ΣX i 2 − (ΣX i )2 )× (n ⋅ ΣYi 2 − (ΣYi )2 )

Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE – 2, maka diperoleh harga koefisien korelasi: r =

(14) . (28307996) – (27937)(14184) [(14). (55748511) – (27937)²] x [(14)(14436786) – (14184)² ]½ = 0,9841 ≈ 1 Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan

linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier. Persamaan umum regresi linier, Y = a + b ⋅ X dengan:

Y

= indeks harga pada tahun yang dicari (2009)

X

= variabel tahun ke n

a, b = tetapan persamaan regresi Tetapan regresi ditentukan oleh : b=

(n ⋅ ΣX i Yi ) − (ΣX i ⋅ ΣYi ) (n ⋅ ΣX i 2 ) − (ΣX i )2

a=

ΣYi. ΣXi 2 − ΣXi. ΣXi.Yi n.ΣXi 2 − (ΣXi) 2

Maka : b = 14 .( 28307996) – (27937)(14184) 14. (55748511) – (27937)² = 16,8088

a = (14184)( 55748511) – (27937)(28307996) = - 103604228 14. (55748511) – (27937)²

3185

= -32528,8

Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Y=a+b⋅X Y = 16,8088X – 32528,8 Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2009 adalah: Y = 16,809(2009) – 32528,8 Y = 1.240,4810 Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial (m) Marshall & Swift. Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Peters et.al., 2004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Peters et.al., 2004). Contoh perhitungan harga peralatan: Tangki Penyimpanan HCl (TT-102) Kapasitas tangki , X2 = 107,2067 m3. Dari Gambar LE.1 berikut, diperoleh untuk harga kapasitas tangki (X1) 10 m³ adalah (Cy) US$ 13.000. Dari tabel 6-4, Peters et.al., 2004, faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada tahun 2004 (Iy) 1103.

Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan. (Peters et.al., 2004)

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Indeks harga tahun 2009 (Ix) adalah 1.240,4810. Maka estimasi harga tangki untuk (X2) 8,2637 m3 adalah : 107,2067 Cx = 13.000 × 10

0 , 49

x

1.240,4810 1103

Cx = US$ 19.110,0038/unit x (Rp 11.300,-)/ (US$ 1) Cx = Rp 215.943.043/unit Dengan cara yang sama diperoleh perkiraan harga alat lainnya yang dapat dilihat pada Tabel LE – 3 untuk perkiraan peralatan impor dan Tabel LE – 4 untuk perkiraan peralatan utilitas. Tabel LE.3 Perkiraan Harga Peralatan Proses Luar Negeri No

Nama Alat

Unit

Ket*)

Harga / Unit

Harga Total

1

Tangki Perebusan

1

I

215.943.043

215.943.043

2

Tangki HCl

1

I

528.256.859

528.256.859

3

Tangki Sisa HCl

1

I

660.808.766

660.808.766

4

Tangki molase

1

I

334.407.145

334.407.145

5

Kolom Adsorber

1

I

6.

Tangki Lemak

1

I

345.744.701 203.503.148

345.744.701 203.503.148

7

Tangki serat

1

I

324.407.130

324.407.130

8

Cooler 01

1

I

186.861.510

186.861.510

9

Cooler 02

1

I

31.630.548

31.630.548

10

Cooler 03

1

I

11

Heater 01

1

I

31.630.548 54.575.919

31.630.548 54.575.919

12

Evaporator 01

1

I

54.846.404

54.846.404

13

Evaporator 02

1

I

51.122.343

51.122.343

14

Kondensor

1

I

169.953.616

169.953.616

15

Hummer mill

1

I

16

Bucket elevator 01

1

I

408.010.781 70.174.510

408.010.781 70.174.510

17

Bucket elevator 02

1

1

50.256.019

50.256.019

18

Reaktor Berpengaduk

1

I

288.165.978

288.165.978

19

Screw conveyor 01

1

I

36.157.758

36.157.758

20

Screw conveyor 02

1

I

36.157.758

36.157.758

21

Screw conveyor 03

1

I

234.328.207

234.328.207

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

22

Belt Conveyor

1

I

23

Rotary Filter 01

1

I

277.524.927 69.268.117

277.524.927 69.268.117

Tabel LE.3 Perkiraan Harga Peralatan Proses Luar Negeri ..............(lanjutan) 24

Crystalizer

1

I

25

Rotary Dryer

1

I

26

Separator Siklon

2

I

27

Filter Press

2

I

43.863.450

43.863.450

40.559.281

40.559.281

85.455.512

170.911.025

47.531.165

95.062.330

Subtotal

4.193.754.515

Tabel LE – 4 Perkiraan Harga Peralatan dalam Negeri No

Nama Alat

Unit Ket *)

Harga / Unit

Harga Total

1

NI

42.500.000

42.500.000

1

NI

2

Gudang Bahan Baku Gudang Karbon Aktif

20.000.000

20.000.000

2

Pompa 01

2.500.000

2.500.000

2.500.000

2.500.000

2.500.000

2.500.000

2.500.000

2.500.000

2.500.000

2.500.000

2.500.000

2.500.000

2.500.000

2.500.000

2.500.000

2.500.000

2.500.000

2.500.000

2.500.000

2.500.000

2.500.000

2.500.000

1

3

Pompa 02

4

Pompa 03

5

Pompa 04

6

Pompa 05

7

Pompa 06

8

Pompa 07

9

Pompa 08

10

Pompa 09

11

Pompa 10

12

Pompa 11

1

NI

1

NI

1

NI

1

NI

1

NI

1

NI

1

NI

1

NI

1

NI

1

NI

1

NI

Subtotal

72.000.000

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

L.E 4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Dan Pengolahan Limbah Luar Negeri No

Nama Alat

Unit Ket*)

Harga (Rp) Harga Total

1

Screening

1

I

8.766.533

8.766.533

2

Clarifier

1

I

786.76.059

786.76.059

3

Tangki Filtrasi

1

I

14.725.968

14.725.968

4

Cation exchanger

1

I

5

Anion exchanger

1

I

6

Cooling tower

1

I

151.719.035 151.719.035 151.719.035 151.719.035 511.901.851 511.901.851

L.E 4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Dan Pengolahan Limbah Luar Negeri ................ (lanjutan) 7

Deaerator

1

I

8

Ketel uap

1

I

9

Tangki Utilitas-01

1

I

10

Tangki Utilitas -02

1

I

11

Tangki Pelarutan-01

1

I

12

Tangki Pelarutan-02

1

I

13

Tangki Pelarutan-03

1

I

14

Tangki pelarutan-04

1

I

15

Tangki Pelarutan-05

1

I

16

Activated Sludge

1

I

4.393.878 4.393.878 485.063.034 485.063.034

17

Tangki Sedimentasi

1

I

10.000.000

631.374.935 631.374.935 634.921.123 634.921.123 365.274.061 365.274.061 364.660.993 364.660.993 112.058.458 112.058.458 83.949.982

83.949.982

7.765.213

7.765.213

38.935.542

38.935.542

Subtotal

10.000.000 4.364.205.701

L.E 4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Dan Pengolahan Limbah Dalam Negeri No

Nama Alat

Unit

Ket*)

Harga (Rp)

Harga Total

1

Pompa Utilitas-01

1

NI

2.500.000

2.500.000

2

Pompa Utilitas-02

1

NI

2.500.000

2.500.000

3

PompaUtilitas-03

1

NI

2.500.000

2.500.000

4

Pompa Utilitas-04

1

NI

2.500.000

2.500.000

5

Pompa Utilitas-05

1

NI

2.500.000

2.500.000

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

6

Pompa Utilitas -06

1

NI

2.500.000

2.500.000

7

Pompa Utilitas-07

1

NI

2.500.000

2.500.000

8

Pompa Utilitas-08

1

NI

2.500.000

2.500.000

9

Pompa Utilitas-09

1

NI

2.500.000

2.500.000

10

Pompa Utilitas-10

1

NI

2.500.000

2.500.000

11

Pompa Utilitas-11

1

NI

2.500.000

2.500.000

12

Pompa Utilitas-12

1

NI

2.500.000

2.500.000

13

Pompa Utilitas-13

1

NI

2.00.000

2.500.000

L.E 4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Dan Pengolahan Limbah Dalam Negeri ................ (lanjutan) 14

Pompa Utilitas-14

1

NI

2.500.000

2.500.000

15

Pompa Utilitas-15

1

NI

2.500.000

2.500.000

16

Pompa Utilitas-16

1

NI

2.500.000

2.500.000

17

Pompa Utilits-17

1

NI

2.500.000

2.500.000

18

Refrigerator

1

NI

2.5000.000

2.5000.000

19

Bak penampungan

1

NI

20.000.000

20.000.000

20

Bak sedimentasi awal

1

NI

12.000.000

12.000.000

21

Bak netralisasi

1

NI

15.000.000

15.000.000

Subtotal

107.500.000

Keterangan *) : I untuk peralatan impor, sedangkan NI untuk peralatan non impor Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik (purchased-equipment delivered) adalah: = 1,43 (Rp 4.193.754.515 + Rp 4.364.205.701) + 1,21 ( Rp 72.000.000,- + 107.500.000,-) = Rp 12.455.078.109,Biaya pemasangan diperkirakan 47 % dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya pemasangan = 0,47 × 12.455.078.109,= Rp 5.853.886.711,Harga peralatan terpasang (C) = Rp 12.455.078.109,- + Rp 5.853.886.711,= Rp 18.308.964.820,-

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1.1.4 Instrumentasi dan Alat Kontrol Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 10 % dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,10 × 12.455.078.109,= Rp 1.245.507.811,-

1.1.5 Biaya Perpipaan Diperkirakan biaya perpipaan 60% dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya perpipaan (E) = 0,6 × Rp 12.455.078.109,= Rp 7.473.046.865,-

1.1.6 Biaya Instalasi Listrik Diperkirakan biaya instalasi listrik 15% dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya instalasi listrik (F) = 0,15 × Rp 12.455.078.109,= Rp 1.868.261.716,1.1.7 Biaya Insulasi Diperkirakan biaya insulasi 12 % dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya insulasi (G) = 0,12 x Rp 12.455.078.109,= Rp 1.498.609.373,1.1.8 Biaya Inventaris Kantor Diperkirakan biaya inventaris kantor 5 % dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya inventaris kantor (H) = 0,05 × 12.455.078.109,= Rp 622.753.905,-

1.1.9 Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 2 % dari total harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I ) = 0,02 × Rp 12.455.078.109,Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= Rp 249.101.562,-

1.1.10 Sarana Transportasi Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi No

Kendaraan

Unit

Jenis

Harga/unit

Harga total

(Rp)

(Rp)

1.

Dewan Komisaris

1

Sedan

555.000.000

555.000.000

2.

General Manajer

1

Fortuner

400.000.000

400.000.000

3.

Manager

4

Kijang Innova

200.000.000

800.000.000

4.

Bus Karyawan

3

Bus

280.000.000

840.000.000

5.

Truk

3

Truk

450.000.000

1.350.000.000

6.

Mobil Pemasaran

3

Avanza

140.000.000

420.000.000

7.

Mobil Pemadam

2

Truk

450.000.000

900.000.000

Kebakaran Total

5.260.000.000

Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J = Rp 54.329.971.054,-

1.2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) 1.2.1 Pra Investasi Diperkirakan 7 % dari harga peralatan (Peters et.al., 2004). Pra Investasi (A) = 0,07 x Rp 12.455.078.109,- = Rp 871.855.468,1.2.2 Biaya Engineering dan Supervisi Diperkirakan 30% dari harga peralatan (Peters et.al., 2004). Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Biaya Engineering dan Supervisi (B) = 0,30 x Rp 12.455.078.109,= Rp 3.736.523.433,1.2.3 Biaya Legalitas Diperkirakan 1% dari harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya Legalitas (C)

= 0,01 x Rp 12.455.078.109,- = Rp 124.550.781,-

1.2.4 Biaya Kontraktor Diperkirakan 22% dari harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya Kontraktor (D) = 0,22 × Rp Rp 12.455.078.109,= Rp 2.740.117.184

1.2.5 Biaya Tak Terduga Diperkirakan 8% dari harga peralatan (Peters et.al., 2004). Biaya Tak Terduga (E) = 0,08 × Rp 12.455.078.109,= Rp 996.406.249,-

Total MITTL = A + B + C + D + E = Rp 8.469.453.114,-

Total MIT = MITL + MITTL = Rp 54.329.971.054,- + Rp 8.469.453.114,= Rp 62.799.424.168,-

2

Modal Kerja Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (90 hari).

2.1 Persediaan Bahan Baku 2.1.1 Bahan baku Proses 1. Jagung Kebutuhan = 1515,1515 kg/jam Harga

= Rp 1.100 /kg

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 1515,1515 kg/jam x Rp1.100,= Rp 3.599.999.964,-

2. HCl Kebutuhan = 168,1818 kg/jam Harga

= Rp 2000/kg

(PT. Bratachem, 2008)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 168,1818 kg/jam x Rp 2000 = Rp 726.545.376,3. Karbon Aktif Kebutuhan = 221,9025 kg/jam Harga

= Rp6000 /kg

(PT. Bratachem, 2008)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 221,9025 kg/jam x Rp 6000,= Rp 2.875.856.400,-

2.1.2 Persediaan Bahan Baku Utilitas 1. Alum, Al2(SO4)3 Kebutuhan = 2,8313 kg/jam Harga

= Rp 2.100 /kg

(PT. Bratachem, 2009)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 2,383 kg/jam × Rp 2.100 /kg = Rp 12.842.777

2. Soda abu, Na2CO3 Kebutuhan = 1,5292 kg/jam Harga

= Rp 3500 /kg

(PT. Bratachem, 2009)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 1,5292 kg/jam × Rp 3500/kg = Rp 11.560.752,-

3. Kaporit Kebutuhan = 0,0021 kg/jam Harga

= Rp 11.500/kg

(PT. Bratachem, 2009)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 0,0021 kg/jam × Rp 11.500/kg = Rp 52.164,Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

4. Asam Sulfat Kebutuhan = 1,5076 kg/jam Harga

= Rp 3500 /kg

(PT. Bratachem, 2009)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 1,5076 kg/jam × Rp 3500/kg = Rp 11.397.456,-

5. Natrium Hidroksida Kebutuhan = 1,001 kg/jam Harga

= Rp 5250 /kg

(PT. Bratachem, 2009)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 1,001 kg/jam × Rp 5250/kg = Rp 11.351.340,

6. Solar Kebutuhan = 729,5539 ltr/jam Harga solar untuk industri = Rp. 6100,-/liter

(PT. Bratachem, 2009)

Harga total = 90 hari × 24 jam/hari × 729,5539 ltr/jam × Rp. 6100/liter = Rp 106.806.691,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan (90 hari) adalah = Rp 16.862.208.415,-

2.2 Kas 2.2.1 Gaji Pegawai Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai Jabatan

Jumlah Gaji/bulan

Jumlah gaji/bulan

Dewan Komisaris

2

20.000.000

40.000.000

General Manager

1

15.000.000

15.000.000

Staf Ahli

2

12.000.000

24.000.000

Sekretaris

2

2.500.000

5.000.000

Manajer Produksi

1

12.000.000

12.000.000

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Manajer Teknik

1

12.000.000

12.000.000

Manajer Umum dan Keuangan

1

12.000.000

12.000.000

1

12.000.000

12.000.000

Manajer Pembelian dan Pemasaran

Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai ............................. (lanjutan) Kepala Seksi Proses 1 5.000.000

5.000.000

Kepala Seksi Laboratorium R&D

1

5.000.000

5.000.000

Kepala Seksi Utilitas

1

4.500.000

4.500.000

Kepala Seksi Mesin

1

4.500.000

4.500.000

Kepala Seksi Listrik

1

4.500.000

4.500.000

Kepala Seksi Instrumentasi

1

4.000.000

4.000.000

Kepala Seksi Pemeliharaan Pabrik

1

4.000.000

4.000.000

Kepala Seksi Keuangan

1

3.500.000

3.500.000

Kepala Seksi Administrasi

1

3.500.000

3.500.000

Kepala Seksi Personalia

1

3.000.000

3.000.000

Kepala Seksi Humas

1

3.000.000

3.000.000

Kepala Seksi Keamanan

1

3.000.000

3.000.000

Kepala Seksi Pembelian

1

3.000.000

3.000.000

Kepala Seksi Penjualan

1

3.000.000

3.000.000

Karyawan Produksi

46

1.800.000

82.800.000

Karyawan Teknik

17

1.800.000

30.600.000

Karyawan Umum dan Keuangan

15

1.800.000

27.000.000

Karyawan Pembelian dan Pemasaran

15

1.800.000

27.000.000

Dokter

1

4.000.000

4.000.000

Perawat

2

1.500.000

3.000.000

Petugas Keamanan

15

1.200.000

18.000.000

Petugas Kebersihan

10

1.000.000

10.000.000

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Supir

4

Jumlah

150

Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp

1.200.000

4.800.000 392.700.000,-

392.700.000,-

Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp 1.178.100.000,-

2.2.2 Biaya Administrasi Umum Diperkirakan 15 % dari gaji pegawai = 0,15 × Rp 1.181.100.000,= Rp 176.715.000,2.2.3. Biaya Pemasaran Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 1.181.100.000,= Rp 235.620.000,-

2.2.4 Pajak Bumi dan Bangunan Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada Undang-Undang Perdijen Pajak PER-32/ PJ /2008 adalah sebagai berikut 

Nilai Jual Objek Pajak (NJOP) yang tidak kena pajak untuk wilayah Sumatera Utara sebesar Rp 12.000.000,-



Nilai jual objek pajak untuk tanah sebesar Rp 150.000,- per m2

Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut :

Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Glukosa

Nilai Perolehan Objek Pajak -

Tanah

Rp

2.436.225.000

-

Bangunan

Rp

15.371.500.000

Total NJOP

Rp

17.807.725.000

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak

(Rp.

Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak

Rp

17.795.725.000

Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP)

Rp.

889.786.250

12.000.000 ) -

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas selama 3 bulan No. Jenis Biaya Jumlah (Rp) 1.

Gaji Pegawai

1.178.100.000

2. 3. 4.

Administrasi Umum Pemasaran Pajak Bumi dan Bangunan Total

176.715.000 235.620.000 889.786.250 2.480.221.250

2.3 Biaya Start – Up Diperkirakan 8 % dari Modal Investasi Tetap (Timmerhaus, 1991). = 0,08 × Rp Rp 63.405.979.940,- = Rp 5.072.478.395

2.4 Piutang Dagang PD =

dimana:

IP × HPT 12

PD

= piutang dagang

IP

= jangka waktu kredit yang diberikan (3 bulan)

HPT

= hasil penjualan tahunan

1. Hagra Jual Glukosa Harga jual Glukosa = Rp 18.500/kg

(www.starch.dk)

Produksi Glukosa = 897,3247 kg/jam Hasil penjualan Glukosa tahunan = 897,3247 kg/jam x Rp Rp 18.500/kg x 330 hari/ tahun x 24 jam/hari = Rp 131.476.015.044

2. Harga Jual HCl Harga jual HCl = Rp 1.500/kg Produksi HCl

(www.starch.dk)

= 763,0682 kg/jam

Hasil penjualan Glukosa tahunan = 763,0682 kg/jam x Rp Rp 1500/kg x 330 hari/ tahun x 24 jam/hari Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

= Rp 9.065.250.216

3. Harga jual Molase Harga jual Molase = Rp 1000/kg Produksi Molase

(www.starch.dk)

= 161,826 kg/jam

Hasil penjualan Molase tahunan = 161,826 kg/jam x Rp Rp 1.000/kg x 330 hari/ tahun x 24 jam/hari = Rp 1.281.661.920

4. Harga Jual Serat -Protein Harga jual serat -protein = Rp 2260/kg Produksi

(www.agpub.on.ca,2009)

= 199,7900

Hasil penjualan tahunan = 199,7900 kg/jam x Rp 2260/kg x 330 hari/ tahun x 24 jam/hari = Rp 3.576.081.168,-

4. Harga Jual Lemak –pati Harga jual serat -protein = Rp 2486 /kg Produksi

(www.agebbmissouri.edu, 2007)

= 96,5753 kg/jam

Hasil penjualan tahunan = 96,5753 kg/jam x Rp 2486/kg x 330 hari/ tahun x 24 jam/hari = Rp1.369.876.431,Hasil penjualan total tahunan = Rp 141.822.927.180

Piutang Dagang =

3 × Rp 141.822.927.180 12

= Rp 35.455.731.795

Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja No. Bi :JPrai Rancangan

Jumlah (Rp)

Sri Indah Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1. 2. 3. 4.

Bahan baku proses dan utilitas Kas Start up Piutang Dagang

16.862.208.415 2.480.221.250 5.072.478.395 35.455.731.795 59.822.115.394

Total

Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 62.799.424.168,- + 59.822.115.394,= Rp 122.621.539.561,-

Modal ini berasal dari: -Modal sendiri

= 60 % dari total modal investasi = 0,6 × Rp 122.621.539.561,= Rp 73.572.923.737,-

-Pinjaman dari Bank

= 40 % dari total modal investasi = 0,4 x Rp Rp 122.621.539.561,= Rp 49.048.615.825,-

3. Biaya Produksi Total 3.1 Biaya Tetap (Fixed Cost = FC) 3.1.1 Gaji Tetap Karyawan Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga Gaji total = (12 + 2) × Rp 392.700.000 = Rp 5.497.800.000

3.1.2 Bunga Pinjaman Bank Bunga pinjaman bank adalah 10.5% dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2008). = 0,105 × Rp 49.048.615.825,= Rp 5.150.104.662 Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

3.1.3 Depresiasi dan Amortisasi Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan,

menagih,

dan

memelihara

penghasilan

melalui

penyusutan

(Rusdji,2004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straight line method. Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai dengan Undang-undang Republik Indonesia

No. 17 Tahun 2000 Pasal 11

ayat 6 dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 Kelompok Harta

Masa

Tarif

Berwujud

(tahun)

(%)

4

25

Beberapa Jenis Harta

I.Bukan Bangunan 1.Kelompok 1

Mesin kantor, perlengkapan, alat perangkat/ tools industri.

8

12,5

Mobil, truk kerja

2. Kelompok 2

16

6,25

Mesin industri kimia, mesin industri

3. Kelompok 3

mesin II. Bangunan Permanen

20

5

Bangunan sarana dan penunjang

Sumber : Waluyo, 2000 Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol. Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

D=

P−L n

dimana: D = depresiasi per tahun P = harga awal peralatan L = harga akhir peralatan n = umur peralatan (tahun)

Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 17 Tahun 2000 No.

Komponen

1

Bangunan

2

Peralatan proses dan utilitas

3

Instrumentrasi dan kontrol

4

Perpipaan

5

Instalasi listrik

6

Insulasi

7

Inventaris kantor

Biaya (Rp) 15.371.500.000 18.308.964.820 1.265.507.811 7.473.046.865 1.868.261.716 1.494.609.373 622.753.905

Umur (tahun)

Depresiasi (Rp)

20 16

768.575.000 1.144.310.301

10 10

311.376.953 1.868.261.716

10

467.065.429

10

373.652.343

10

155.688.476

Perlengkapan keamanan dan 8

kebakaran

9

Sarana transportasi

249.101.562 4.985.000.000 Total

10

62.275.391

10

623.125.000 5.774.330.610

Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 2000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak berwujud yang dimaksud (Rusdji, 2004). Biaya amortisasi diperkirakan 25 % dari MITTL. sehingga : Biaya amortisasi

= 0,25× Rp 8.469.453.114,= Rp 2.117.363.279,-

Total biaya depresiasi dan amortisasi = Rp 5.774.330.610,- + Rp 2.117.363.279,= Rp 7.891.693.888,3.1.4 Biaya Tetap Perawatan 1. Perawatan mesin dan alat-alat proses Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20%, diambil 8% dari harga peralatan terpasang di pabrik (Peters et.al., 2004). Biaya perawatan mesin = 0,08 × Rp 18.308.964.820,= Rp 1.464.717.186,-

2. Perawatan bangunan Diperkirakan 8 % dari harga bangunan (Peters et.al., 2004). = 0,08 × 15.371.500.000 = Rp 1,229,720,000 3. Perawatan kendaraan Diperkirakan 8 % dari harga kendaraan (Peters et.al., 2004). = 0,08 × Rp 5.260.000.000 = Rp 420.800.000

4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 8 % dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Peters et.al., 2004). = 0,08 × Rp 1.245.507.811,= Rp 99.640.625,Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

5. Perawatan perpipaan Diperkirakan 8 % dari harga perpipaan (Peters et.al., 2004). = 0,08 × Rp 7.473.046.865,= Rp 597.843.749,-

6. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 8 % dari harga instalasi listrik (Peters et.al., 2004). = 0.08 × Rp 1.896.783.148 = Rp 149.460.937,-

7. Perawatan insulasi Diperkirakan 8 % dari harga insulasi (Peters et.al., 2004). = 0,08 × Rp 1.494.609.373 = Rp 119.568.750,-

8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 8 % dari harga inventaris kantor (Peters et.al., 2004). = 0,08 × Rp 622.753.905,= Rp 49.820.312,-

9. Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 8 % dari harga perlengkapan kebakaran (Peters et.al., 2004). = 0,08 × 249.101.562,= Rp 19.928.125,-

Total biaya perawatan = Rp 4.151.499.684,-

3.1.5 Biaya Tambahan Industri (Plant Overhead Cost) Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Biaya tambahan industri ini diperkirakan 10 % dari modal investasi tetap (Peters et.al., 2004).

Plant Overhead Cost = 0,1 x Rp 62.799.424.167,79,= Rp 6.279.942.417,3.1.6 Biaya Administrasi Umum Biaya administrasi umum selama 3 bulan adalah Rp 176.715.000 Biaya administrasi umum selama 1 tahun

=

4 × Rp 176.715.000

=

Rp 706.860.000

3.1.7 Biaya Pemasaran dan Distribusi Biaya pemasaran selama 3 bulan adalah Rp 235.620.000 Biaya pemasaran selama 1 tahun

= 4 × Rp 235.620.000 = Rp 942.480.000

Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran, sehingga : Biaya distribusi = 0,5 x Rp 942.480.000 = Rp 471.240.000 Biaya pemasaran dan distribusi = Rp 1.413.720.000

3.1.8 Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan Diperkirakan 5 % dari biaya tambahan industri (Peters et.al., 2004). = 0,05 x Rp 6.279.942.417,= Rp 313.997.121,3.1.9 Hak Paten Dan Royalti Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (peters et.al, 2004) = 0,01 x Rp 62.799.424.167,79,= 627.994.242,3.1.10 Biaya Asuransi Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

1. Biaya asuransi pabrik. adalah 3,1 permil dari modal investasi tetap langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2006). = 0,31% × Rp 54.329.971.053,65,= Rp 168.422.910,-

2. Biaya asuransi karyawan. Premi asuransi = Rp. 350.000 /tenaga kerja (PT. Prudential Life Assurance, 2006) Maka biaya asuransi karyawan = 150 orang x Rp. 350.000/orang = Rp. 52.500.000,Total biaya asuransi = Rp 220.922.910,-

3.1.11 Pajak Bumi dan Bangunan Pajak Bumi dan Bangunan adalah

Rp 889.786.250,-

Total Biaya Tetap (Fixed Cost) = Rp 33.144.321.174,-

3.2

Biaya Variabel

3.2.10 Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari adalah Rp 16.862.208.415,-

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun = Rp 16.862.208.415,- x 330

90

= Rp 61.828.097.522,-

3.2.11 Biaya Variabel Tambahan 1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan Diperkirakan 5 % dari biaya variabel bahan baku = 0,05 × Rp 61.828.097.522,= Rp 3.091.404.876,2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Diperkirakan 1% dari biaya variabel bahan baku = 0,01 × Rp 61.828.097.522,= Rp 618.280.975,-

Total biaya variabel tambahan = Rp 3.709.685.851,3.2.12 Biaya Variabel Lainnya Diperkirakan 5 % dari biaya variabel tambahan = 0,05 × Rp 3.709.685.851,= Rp 185.484.293,-

Total biaya variabel = Rp 65.723.267.666,Total biaya produksi

= Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 33.144.321.174 + Rp 65.723.267.666,= Rp 98.867.588.840,-

4

Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan

4.1

Laba Sebelum Pajak (Bruto)

Laba atas penjualan = total penjualan – total biaya produksi = Rp 141.822.927.180,- – Rp 98.867.588.840,= Rp 42.955.338.340,Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5 % dari keuntungan perusahaan = 0,005 x Rp 42.955.338.340,= Rp 214.776.692,-

Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UURI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga : Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 42.955.338.340,-+ Rp 214.776.692,= Rp 43.170.115.032,-

4.2

Pajak Penghasilan

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2000, Tentang Perubahan Ketiga atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah (Rusjdi, 2004): 

Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000 dikenakan pajak sebesar 10 %.



Penghasilan Rp 50.000.000 sampai dengan Rp 100.000.000 dikenakan pajak sebesar 15 %. Penghasilan di atas Rp 100.000.000 dikenakan pajak sebesar 30 %.



Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah: -

10 % × Rp 50.000.000

= Rp 5.000.000

-

15 % × (Rp 100.000.000- Rp 50.000.000)

= Rp 7.500.000

-

30 % × (Rp 43.412.170.116.032 – Rp 100.000.000) = Rp 12.921.034.510,Total PPh

4.3

= Rp 12.933.543.510,-

Laba setelah pajak Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh = Rp 43.170.115.032,- – Rp 12.933.543.510,= Rp 30.236.580.522,-

5

Analisa Aspek Ekonomi

5.1

Profit Margin (PM) PM =

Laba sebelum pajak × 100 % total penjualan

PM = Rp 43.170.115.032 x 100% Rp 141.822.927.180 = 30,44 %

5.2

Break Even Point (BEP) BEP =

Biaya Tetap × 100 % Total Penjualan − Biaya Variabel

Rp 33.144.321.174 x 100% BEP = Rp 141.822.927.180 – Rp 65.723.267.666 Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses

Sri Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Hidrolisa Dengan

= 43,55 %

5.3

Return on Investment (ROI) ROI

=

Laba setelah pajak × 100 % Total Modal Investasi

ROI = Rp 30.236.580.522 x 100% Rp 122.621.539.561 = 24,66 %

5.4 Pay Out Time (POT) 1 x 1 tahun POT = 24,66 % = 4,0554 tahun 5.5 Return on Network (RON) RON =

Laba setelah pajak × 100 Total ModalSendiri

RON =

Rp 30.236.580.522 × 100% Rp 73.572.923.737

RON = 41,10 %

5.5 Internal Rate of Return (IRR) Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut: -

Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun

-

Masa pembangunan disebut tahun ke nol

-

Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun

-

Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

-

Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan.

Dari Tabel LE.11, diperoleh nilai IRR = 36,19 %

160 Biaya tetap

140

Biaya variabel

Harga (Milyar Rupiah)

120 Biaya produksi

100

Penjualan

80 60 40 20 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Kapasitas Produksi (%)

Gambar LE.4 Grafik Break Event Point

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009

Sri Indah : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Glukosa Dari Pati Jagung Dengan Proses Hidrolisa Dengan Kapasitas 12000 Ton/Tahun, 2009. USU Repository © 2009